Sensori, dati e microdati. Architetture e tecnologie

informative per le comunità intelligenti

Paolo Deidda | Smart Solutions Lab Architect | IBM Italia

Paolo_deidda@it.ibm.com

IBM Italia S.p.A / Italy

Rome 27/04/2016

• sostenibilità fissati dai Piani

Energetici comunali ed in

particolare dal Piano di Azione per

l’Energia Sostenibile (PAES)

• aumento dell’efficienza energetica:

• Città

• Distretto

• Edifici

• Abitazioni

• riduzione delle emissioni di gas

clima alteranti

• erogazione di nuovi servizi a valore

aggiunto e miglioramento

complessivo della qualità della vita

• fornire “consapevolezza” dello

stato del sistema e dei suoi

componenti più critici,

• capacità di evoluzione e rapido

adattamento alle mutevoli

condizioni esterne tramite soluzioni

integrate ed interconnesse

Obiettivo del progetto

Urban Control Center

CittadinoEnergy Manager

Pubblica Amministrazione

Compagnie energetiche

Enti pubblici

Service provider

Partecipazione e collaborazione

Consapevolezza dei temi energetici ed

ambientabli

Aderenza a PAES 2020

Decisioni su incentive e interventi

Indicatori

Energetici ed ambientali

Monitoraggio CO2

Mappe energetiche ed ambientali

Indicatori BES

Ambiente ed energia

Info demografiche

Definizione delle zone ISTAT

KPI e OpenData

Dati edifici pubblici

Dati meteo

Previsioni meteo

Consumi elettrici

Produzione da rinnovabili

Consumi Gas

Dati di inquinamento

Definizioni dei casi d’uso Urban Control Center e KPI in collaborazione con:

• Politecnico di Bari,

•ENEL,

•ENEA,

•Comune di Bari

Contesto di sistema

RES NOVAEService Hub

Data Provider

To

po

log

ia

Au

tom

azio

ne

E c

on

trollo

RaccoltaDati

Near-real time data

Emissioni CO2 settoriali

Veicoli circolanti

Fornisce energia

Riceve energia Bilancia

energia

Regole di controllo ed automazione

Servizi energy ed asset management

Riceve Dati Edifici Pubblici

Gestisce emergenze

Service Providers

Coop, Retailers

ESCO

Gestori Asset

Prosumer

Pubblica Amministrazione

Distributore Elettrico

Aggrega e gestisce consumi

Building Network

Management System

RES NOVAEService Hub

Data Provider

To

po

log

ia

Au

tom

azio

ne

E c

on

tro

llo

RaccoltaDati

Amministra edifici pubblici

Pianifica Interventi

Urban Control Center

Gestione energy box e BEMS

Contesto di sistema

Dati near- real-time

5

Smart home

Modem /

broadband router

Smart Info

Sensori di

inquinamento

indoor

Scaldabagno

Lavatrice

Energy Box

Prese Wi-Fi

Frigorifero

ContatoreCaldaia

Sensori

Internet

Android App

Sensore di

Presenza

Urban Control Center

Cloud

Quali dati ISTAT

6

3P

• Confini Circoscrizioni, Aree di

Censimento, Sezioni di

censimento

• Popolazione per fasce di età e

genere con dettaglio di

sezione di censimento

• Dati annuali Ambiente ed

Energia: Raccolta

differenziata, Parco Veicolare

e Consumi

• Privacy: ogni cella ha un numero

di utenze che, aggregato,

garantisce il rispetto della

riservatezza

• Popolazione: per ogni cella è

disponibile il numero di abitanti

• Portabilità: l’approccio è

portabile su tutte le città italiane

Dati di consumo energetico –

ENEL Distribuzione &

Comune di Bari

7

A chi interessano

• Consumi elettrici per sezioni

di censimento con dettaglio

mensile

• Numero di utenze e loro

tipologia per sezione di

censimento

• Produzione elettrica di tutta

la città da fotovoltaico con

dettaglio 15 minuti

• Pubblica Amministrazione: Energy

Manager per pianificazione

infrastrutture ed incentivi

• Cittadino: partecipazione,

consapevolezza, e stimolo al

miglioramento ed efficientamento

• Service provider: opportunità e

spazi per nuovi servizi e prodotti

Dati Sensori Outdoor

Inquinamento - ENEA

8

A chi interessa

• Dati concentrazione oraria

inquinanti dei singoli sensori

distribuiti in città

• Dati qualità dell’aria (IQA)

oraria inquinanti dei singoli

sensori distribuiti in città

• Pubblica Amministrazione:

pianificazione infrastrutture ed

incentivi, monitoraggio rischi per la

salute, identificazione cause

inquinamento

• Cittadino: partecipazione,

consapevolezza, tutela propria

salute

Dati Sensori – Edifici

9

A chi interessa

• Consumi termici ed elettrici

orari

• Consumi elettrici ripartiti per

singole linee o tipologia o

dispositivo

• Dati di presenza

• Dati comfort

• Dati inquinamento indoor

• Pubblica Amministrazione:

efficientamento energetico

infrastrutture

• Cittadino: verifica buona

amministrazione

• Service provider: opportunità

e spazi per nuovi servizi e

prodotti

Dati Sensori – Abitazioni

10

A chi interessa

• Consumi elettrici orari

• Consumi elettrici

ripartiti per dispositivo

• Dati di presenza

• Dati comfort

• Dati inquinamento

indoor

• Cittadini: consapevolezza,

monitoraggio, efficientamento

• Pubblica Amministrazione:

campagne incentivi ed istruzione

• Service provider: opportunità e

spazi per nuovi servizi e prodotti

(Demand Response, Automation,

Home Energy Management, etc.)

Dati archivio – Edifici

Comune di Bari

11

A chi interessa

• Consumi termici ed

elettrici annuali

• Certificazioni ed

indicatori energetici

• Pubblica

Amministrazione:

efficientamento

energetico infrastrutture

• Cittadino: verifica

buona amministrazione

• Service provider:

opportunità e spazi per

nuovi servizi e prodotti

Indicatori

12

Esempi

• Consumo elettrico mensile per sezione di

censimento pro-capite

• Consumo energetico mensile per sezione di

censimento pro-capite

• Emissioni CO2 da elettrico e termico per

sezione di censimento

• Consumo elettrico pro capite vs consumo

medio città

• Possono combinare diverse

fonti dati

• Dati ISTAT di popolazione

fondamentali nella

normalizzazione pro-capite

• Sezioni di censimento sono il

riferimento per i dati

aggregati: nelle grandi città

ogni zona è diversa per

culture, economia, società,

abitazioni, materiali usati, etc.

• Possono essere costruiti ed

aggiunti

• Criteri di visualizzazione:

• Mappa di Calore

• Scala comparativa

• Cluster

• Custom

Aspetti Tecnologici

• Cloud

• Infrastruttura Cloud di ENEA

• https://smartws.enea.it/wps/portal/

• Flessibile

• Affidabile

• Aperta su internet

• Utilizzo tecnologie per acquisizione dati:

• Diffuse, facilmente implementabili dagli enti, standard: HTTP, FTP, SFTP, REST

Web Services, CSV, JSON, JSONStat, XML,

• Aggiornamento automatico

• Ogni data set viene aggiornato automaticamente

• Dati eterogenei per campionamento temporale e spaziale

• Programmabilità

• REST API per esportare ed importare dati, configurare e amministrare il sistema

• Toolkit per estendere componenti

• Utilizzo standard J2EE

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ISTAT

(National

Statistics)

ENEL

(Electric

data)

Comune di Bari

(Gas, Water,

Transportation, Waste,

City Events and

Emergencies)

ENEA

(Real time

Pollution

data)

CNR

(meteo

and energy

production

forecast)

Service Hub

(Building

Energy data)

FTP/CSVCKAN/

OpenData

CKAN/

OpenDataFTP/CSV

REST WS /

JSon

Data collection

Public building

Control Panel

Energy Map

Pollution Map

Well-being

KPI

Energy

KPI

Pollution

KPI

CO2

Control Panel

Energy

Analysis &

Trends

Public

Building

Analysis &

Trends,

Pollution

Analysis &

Trends

Citizen Collaboration

Building model Pollution modelEnergy modelTemporal Dimensions Spatial Dimensions

Decision Support

Project

Optimization

Ind

icato

r Exp

ressio

n E

dito

r

UI T

oo

ling

Base R

ep

ort

s U

I

HTTP REST WS

/CSVFTP/CSV

Architecture

Possibili evoluzioni dell’utilizzo dei dati ISTAT nel progetto

• Microdati al livello di area o sezione di censimento:

• socio-economici: campagne di incentivi e di istruzione, input stratgico per

Service Providers.

• mobilità e flussi: campagne di educazione, pianificazione, calcolo

inquinanti.

• Ambientali: educazione, salute, calcolo CO2.

• Altri.

• Aggiornamento API utilizzate.

• Web Services e/o Sparql per tutti i dataset, inclusi microdati.

• Censimento permanente

• Dati sui confini e popolazione programmaticamente aggiornati.

• Acquisizione dati ISTAT aggiornati con frequenza e dettaglio da mensile

ad annuale.

15

16

backup

Decision Support

17

METERSSENSORS ELEVATORS FIRE HVAC LIGHTING SECURITY

Level 1(Control)

Level 2(Data)

Level 3(Operational)

Level 4(Business)

LEVEL 0(Physical)

Buildings Operations& Management

Optimization, Planning & Insights

Sensori ed attuatori

Building Management Systems

(Real time e Batch mode)

Ph

ys

ica

l L

eve

l

Physical Infrastructure

Level 5(Operational/Tactical)

Level 6(Strategic)

Territory Control& Operations

Analysis, Planning &Decision Making

En

terp

ris

e L

eve

lU

rba

n L

eve

l

Web Services, Internet of things, Open Data

Web Services, SNMP, Custom Interface

Interfacce e protocolli di campo (LonWorks, ModBus, Bacnet, Ethernet ...)

Control systems – Interface w/Building Resources

Energy Efficiency Controls

Data Center Controls

Demand Management

Alarms, Escalation, Trending / Historian

Reports

Schedule Management

Integrated Building Management Systems (IBMS)

Alerts / Escalation / Event Management

Historical Trending, Analysis and Reporting

Diagnostics & Energy Optimization

Dashboards with data across building

Asset Life Cycle Management

Integration with Workforce Management

Energy and Asset Optimization

Capital Project Planning and Property Management

Space /Portfolio Optimization and statistical prediction

Billing/Reporting

User Chargeback

End User Portal

Business process integration Processes

Citizen awareness and collaboration

Real Time data, Events and energy or environment KPI

Short terms consumption and production forecasts

Single and multi-domain decisoion support (Energy, Environment, Health,

Well Being, etc.)

Energy Asset Indicators

Strategic Indicators per zone

Reports and nstatistical forecast

Decision optimization on incentives and projects

IBM Energy Efficiency Functional View enriched with RES NOVAE

Building Management Building Energy Management

Analytics &

ReportingGraphical

Mapping

Event Information

Real-Time Data Gathering

Physical Sensors

Smarter Buildings (Service Hub + Tririga)

Urban Control Center (IOC)

•Public Administration

& multi-utilities

•Visualization:

Central dashboard

• Territory single &

multi-domain analysis

•External data sources

•Facility managers &

Service Providers

•Domain function

•Optimization & actuations

•Diagnostics & Analysis

Events

•Data Aggregation

• Data Collection

E-Power BEMS/BMS

IBM Energy Efficiency Logical Architecture View in RES NOVAE