Politecnico di Torino Dipartimento di Automatica e Informatica Internet of Things Tendenze e applicazioni e-lite Research Group http://elite.polito.it nella Internet of Things Fulvio Corno fulvio.corno@polito.it
Agenda Dalla domotica agli ambienti intelligenti Architetture, dispositivi, funzionalità Interoperabilità e standardizzazione Questi grandi sconosciuti Approcci aperti ed orizzontali Middleware, model-driven Esempi Conclusioni 2
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 3
Applicazioni 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. 5
Aree applicative avanzate Note: Just Smart or Really Intelligent? 6
Domotica vs IoT Architettura Domotica / SH / SB Impianto strutturato gerarchicamente Internet of Things 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) 7
Il ciclo di vita Sensing Interacting Reasoning Acting 8
Sensing (ambiente) 9
Sensing (persona, wearable) Metria Informed Health 3-axis accelerometer, Galvanic Skin Response, 2 temperature sensors (body, skin) Self-tracking Steps, calories, sleep, distance, http://www.notchdevice.com/ Inside clothes Haptic Feedback Movement capture 10
Dati dei sensori Enormi Campioni mancanti Tempo- & spaziodipendenti Rumorosi Misure eterogenee Grezzi vs. elaborati Making sense of data Stream data processing Signal processing algorithms Sensor fusion Big data handling Filtering, disambiguation, interpretation 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? 12
Acting 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 14
Tecnologie utilizzate (alcune ) Building Automation RS-485 Informatica Home Automation 15
Conquistare l utente di Smart Home Controllare il mercato delle Smart Home fa gola ai produttori di Servizi online Impianti e componen ti elettrici Elettronica di consumo Elettrodo mestici intelligenti Smart Home Informatic a Possiamo parlarne? Sistemi di sorveglianz a Impianti di automazio ne Telecomun icazioni 16
Un esempio recente 17
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/ 18
Non corriamo con le tecnologie http://radar.oreilly.com/2014/05/most-of-what-weneed-for-smart-cities-already-exists.html http://radar.oreilly.com/2014/04/ioth-the-internet-ofthings-and-humans.html 19
Visione «verticale» dei produttori 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 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 Applicazione Infrastruttura D D D D 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 20
Nel mondo reale Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione Infrastruttura Appliance D Wired Wireless Internet Custom-made 21 D D D D Dispositivi
E allora? Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione D D D D D D D D D D D D 22
Una lingua franca Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione Rappresentazione neutrale D D D D D D D D D D D D 23
Architetture orizzontali e aperte Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione Elaborazione real time Scenari Intelligenza API Servizi/agenti applicativi Funzionalità di base Intelligenza Scambio dati Rappresentazione neutrale Driver di interfacciamento ai protocolli D D D D D D D D D D D D 24
The Dog Gateway User User Interface User Interface Interface Data analysis Mobile, Web, Home Display, Multi Touch, Accessibility, Natural language, ERP, Web services, Stream processors, Datawarehouse Dog Bundles Device abstraction, Event abstraction, State abstraction, Rules engine, GW GW Ethernet, Wi-Fi, USB Bus-to-IP gateway Bus-to-serial gateway Domotic bus (wired, wireless) Smart Appliance D D D D D D D D Domotic devices (switches, buttons, relays, sensors, meters, ) 25
The Dog Gateway http://dog-gateway.github.io/ 26
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 27
Monitoraggio energetico edifici Progetto Alcotra http://www.applus-energie.org Monitoraggio elettrico e termico di 3 edifici scolastici 28
Architettura Schermi pubblici Grafici interattivi Query avanzate Dati x amministrazione Internet / Web Device model API Server Ethernet LAN GW GW GW GW C-BUS D D D D D D D D D D D D Meter consumi elettrici Impianto termico Sensori ambientali 29
Risultati Informazioni accessibili via Smart TV, mobile e web Coinvolgimento utenti (Living Lab) Strumenti BI per Energy manager 30
Progetto http://www.smile-o.org/ 31
Architettura 32
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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 35
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 36
For further information 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 37
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