L abitazione e l ufficio nell era dell internet delle cose Guido Riva Fondazione Ugo Bordoni. Bologna, O7obre 2014

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1 L abitazione e l ufficio nell era dell internet delle cose Guido Riva Fondazione Ugo Bordoni Bologna, O7obre

2 Sommario Internet delle cose: cenni sui generali La visione IoT: esempi di applicazione Proge7are ambiene smart Smart building Cosa è uno smart building Efficienza energeeca Case Study Conclusioni & Sfide 2

3 Internet delle cose: cenni sui generali The Internet of Things è un conce7o introdo7o dal Auto ID center del MIT ed è stre7amente correlato sia con il conce7o di RFID che con quello di Electronic Product Code (EPC) all about physical items talking to each other.. In realtà a7orno al conce7o di Internet of things c è sempre stata molta confusione circa il suo reale significato e le sue applicazione in vari contese sociali, fortemente influenzato dagli sviluppi sia nei campi dell ubiquitous network and compu;ng sia nel campo dell Internet del Futuro. a new phase of the Informa;on Society the Internet of Things in which the web will not only link computers but poten;ally every object created by mankind. (Viviane Reading On RFID: The next step to The Internet of Things Lisbon Conference 2007) 3

4 Internet delle cose: cenni sui generali (II) Il conce7o delle IoT è basato sulla possibilità di conne7ere non solo da un punto di vista sensoriale (monitorare lo status dell ogge7o) ma anche di essere intelligente (l ogge7o è in grado di prendere decisioni in base all interazione che ha con il mondo circostante per una data applicazione), fondendo così il mondo fisico a quello digitale. Ciò si affaccia ad una nuova era di internet dove anche il conce7o di conne@vità viene rivoluzionato passando dalla conne@vità in ogni momento e ovunque per ognuno, alla conne@vità per ogni cosa. 4

5 Internet delle cose: archite7ura Il trend di sviluppo di IoT si basa su tre principali fasi: intelligenza embedded, conneività, interazione. Introdurre intelligenza negli non basta: il passo successivo è fare in modo che ogni disposievo intelligente possa essere collegato (a7raverso le connessioni note come RFID, ZigBee, WPAN, WSN, DSL, UMTS, GPRS,WiFi, WiMax, LAN, WAN, 3G, ecc.). Un modello molto semplice è cosetuito da qua7ro layer: 5 Percep)on layer: idenefica gli ogge@ e immagazzina le informazione del mondo reale; Network layer: trasme7ere e processa l informazione o7enuta dal percepeon layer, a7raverso varie ree, sia cablate che wireless; Middleware e Framework: sviluppa applicazioni e servizi che uelizzano i dae ricevue dagli ogge@, perme7endo cosi di aggiungere intelligenza a cose con conseguente miglioramento dei servizi; Applica)on layer che sviluppa diverse applicazioni cara7eriseche delle IoT, quali trasporto intelligente, smart building, indeneficazione e autenecazione, sicurezza, ICT Green ecc

6 La visione IoT: esempi di applicazioni 6

7 Perché IoT per edifici? Gli edifici consumano più del 40% dell energia totale in EU e US Tra il 12% e il 18% da edifici commerciali il resto sono residenziali Implementare le dire@ve EU potrebbe portare alla riduzione del 22% dei consumi con la possibilità di risparmiare fino a 40Mtoe (million tons of oil equivalent) entro il I profili dei consumi sono riferi) a riscaldamento, condizionamento ambiente e luce Possibili risposte Green building: uelizzo di soluzioni ECO per o@mizzare il consumo Smart Building: utlizzo di soluzioni ICT per o@mizzare il consumo 7

8 Green Building Smart Building Integrated design Eco friendly materials Individual comfort control Ecological site Advanced security and Indoor environmental quality planning communicaeons ProducEve workplace systems Water efficiency TransportaEon efficiency Flexibility Energy efficiency AutomaEc climate response Advanced controls Advanced structural system 8

9 Smart Building: definizione A building that provides a produc;ve and cost effec;ve environment through op;miza;on of its four basic components structure, systems, services and management and the interrela;onships between them." Source: Intelligent Buildings InsEtute (IBI) 9

10 Proge7are uno Smart Building: cosa dovrebbe avere Una stru7ura e muri isolane tali da dover richiedere 50 kwh/m2/anno per raggiungere il comfort ideale termico Intelligence everywhere per poter gesere l o@mizzazione del consumo di energia garantendo un livello adeguato di comfort, un ambiente sano con numerosi servizi (sicurezza, assistenza persone diversamente abili ) Integrazione di sorgene di energia rinnovabili Capacità di soddisfare i propri bisogni di energia (termica e/o ele7rica) oppure contribuire alla distribuzione di energia fornendo quella in eccesso prodo7a Demand Side Management Demand Response 10

11 Ambien) Smart: Smart Building & Smart Home Lo sviluppo di un ambiente intelligente (smart home, smart building) non è ristre7o ad un ambiente connesso e automaezzato Un ambiente intelligente è un nuovo paradigma, in cui: le persone vivono in un ambiente digitale, il quale è consapevole della loro presenza risponde ai loro bisogni e preferenze, fondendo i conce@ di ubiquitous compu;ng "social user interfaces per migliorare la loro qualità di vita. 11

12 Proge7are AmbienE Smart (I) HAN: Home Area Metwork ZigBee enabled devices (smart meters, thermostats, outlets, access portals etc) NAN: Neighborhood Area Network Varie soluzioni ((ZigBee, WiMax, proprietary protocols); WAN: Wide Area Network Internet 12

13 Proge7are AmbienE Smart (II) MolE disposievi sono controllae da remoto Tecnologia usata per il controllo remoto è tecnologia matura tramite standard consolidae (DLNA, Z Wave, and ZigBee.) Il sistema è logicamente centralizzato Funzionalità cross device sono implementate tramite applicazioni Gli utene interagiscono con il sistema di geseone piu7osto che con i singoli device, rendendo quest ulemi facili da gesere Il sistema di geseone si basa su delle semplici API per accedere ai vari disposievi 13

14 Proge7are AmbienE Smart: modello del layer HomeHub Apps usano ale livelli di astrazione Sviluppo di app semplificato Facili check di compaebilità Le primieve sono specifiche per la geseone dell ambiente Le capacità dei disposievi sono esportate come servizi Perme7e di non legare i disposievi ai servizi Perme7e la differenziazione dei vari vendors Comunicazione a7raverso vari protocolli (DLNA, Z.wave) ApplicaEon Mgmt. and access control Device funceonality Device connecevity

15 Vantaggi di un ambiente smart A fronte di un maggiore costo iniziale offre diversi vantaggi: maggior comfort abita)vo (automaesmi, geseone clima, luci, entertainment); facilitare l u)lizzo di un sistema domes)co, che sta diventando sempre più complesso; valorizzare gli apparae connessi alla rete domeseca; maggiore facilità nel cablaggio; estrema flessibilità, possibile cambiare i pune di comando in corsa, senza opere murarie; infrastru7ura pronta a ricevere le innovazioni in arrivo nel corso degli anni, facilità di upgrade ; risparmio energe)co dovuto ad una geseone o@male degli ambiene; geseone coordinata degli apparae domeseci e intervene automaezzae in caso di allarmi tecnici (fuoco, fughe gas, allagamento, etc.) supervisione e controllo dell abitazione da remoto con fruizione delle informazioni proveniene da ciascun apparato connesso. 15

16 Perchè una geseone coordinata Per capire cosa significa il conce7o di geseone unificata, proviamo ad elencare i possibili apparae tu7 ora presene in una normale edificio: impianto di riscaldamento; Impianto di allarme; impianto di condizionamento; impianto luce; impianto prese eleqriche comandate; televisori in numero variabile; decoder televisione satellitare; decoder digitale terrestre; impianto home theathre; Se tu@ quese mini HiFi o piccole radio distribuite in casa; disposievi fossero ipod o leqori MP3 porta;li; gesee da un unica HD mul;mediali; interfaccia utente videocitofono; telefono; 16

17 apparae Uno dei fondamentali di un impianto controllato in modo intelligente è la possibilità di rendere cooperane mole apparae diversi risparmiando sui cose di geseone! 17

18 Schema funzionale di un sistema di geseone Gli ambien; di applicazione sono elenca; per categorie: audio/video; ambiente domes;co; comunicazione. Come ges;re la comunicazione e l intervento su ciascuno di essi? E necessario u;lizzare un gestore di livello superiore che possa inviare istruzioni e leggere lo stato di ogni singolo sistema, rendendolo di semplice u;lizzo per l utente finale. 18

19 Case Study: Consumo energeeco building Consumi Epici in una installazione business non controllata. Rapido incremento dell assorbimento prima che la maggior parte dei dipendene sia arrivato. Nessuna riduzione apprezzabile di assorbimento intorno a ora di pranzo quando la maggior parte dei dipendene è fuori dagli uffici L eccesso di consumo conenua a fine giornata anche dopo che la maggior parte dei dipendene è andato via. 19

20 Case Study: Consumo energeeco smart building Sistemi di ges)one dell energia ben disegna) combinano più )pologie di strategie. L evidente differenza di assorbimento energeeco che può essere o7enuta nella giornata implementando e combinando le varie strategie descri7e. 20

21 Caso Università di Bremen (Germania) Proge7o del gruppo dire7o dal prof. Dr. Ing. Mevekamp Circa il 33% della necessità di energia è dovuta al riscaldamento Grossi risparmi di tale energia possono essere o7enue con accorgimene (Isolamento); Ulteriori risparmi possono essere o7enue con l impiego di un sistema intelligente Edificio Centro per le tecnologie dell informazione e mul=mediali Palazzo costruito nel 2002 con esigenze di energia di Kwh/m2. 2 aule ideneche sono state prese in esame: Una con cronotermostae standard L altra con controlli Konnex (sistema di geseone KNX con disposievi connessi tramite IoT) 21

22 Conclusioni & sfide La geseone intelligente dei disposievi basata su IoT è realizzabile per smart building se: Sfide tecnologiche Definizione di protocolli semplici per perme7ere ai disposievi di comunicare tra loro con standard open IdenEficaEvo dei disposievi unico (Ipv6, 6lowPAN?) Protezione dei dae che i disposievi andranno a tra7are GesEone della mole di dae che trasme7eranno (big data) Sfide struxurali e ambientali UElizzo di materiali isolane in fase di proge7azione UElizzo di fone di energia rinnovabile Implementazioni DR / DSM Sfide usabilità Sistema di geseone user friendly e intuievo affinché il sistema sia di facile uelizzo IncenEvare gli utene ad assumere un comportamento virtuoso Aumentare il grado di intera@vità dell utente nell ambiente abitaevo/lavoraevo wall support coating balls of paraffin 22

23 Grazie per l axenzione!!! griva@fub.it 23