Tecnologie e applicazioni domotiche: potenzialità ed approcci industriali a confronto

Tecnologie e applicazioni domotiche potenzialità ed approcci industriali a confronto

Fulvio Corno – [email protected]

Politecnico di Torino Dipartimento di Automatica e Informatica

e-Lite Research Group

http://elite.polito.it

Area Innovazione Tecnologica

Obiettivi

Aosta, 29/10/2013 L’innovazione tecnologica nella domotica 2

Analisi dei principali approcci alla automazione di edifici

residenziali (domotica) o industriali

Illustrazione dei principi tecnologici di base comuni

Principali problemi/opportunità

Molteplicità di standard

‘Killer application’?

Verticalizzazione delle soluzioni

Attenzione al ruolo dell’utente finale.

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

Applicazioni


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, …

Livelli di complessità


Singoli impianti di automazione

… dal crepuscolare all’antintrusione

Reti dati (analogiche, digitali)

… dal citofono alla LAN

Domotica

Domus (latino: casa) + Automatica (greco: che funziona da solo)

Unico impianto «integrato» che copre i diversi aspetti

Componentistica esistente sul mercato

Richiede installatore specializzato

Integrazione con nuovi sistemi di stampo informatico

(comprese smart-TV)

Ancora in stadio embrionale

Vantaggi attesi


Maggior comodità e

comfort

Migliore qualità ambientale

Maggior efficienza

energetica

Maggiore sicurezza

Minor sforzo fisico

Capacità di evolvere nel

tempo

Definizione di scenari

spazio-temporali

Interfacce di comando più

evolute

Capacità di interagire da

remoto

Gestione centralizzata

Algoritmi di controllo

evoluti

Cablaggio unico

Smart buildings


Smart Building

Tecnologie Applicazioni

Tecnologie…


Applicazioni…


Nulla di nuovo, ma…


La chiave dei sistemi domotici è l’integrazione di

sistema

in un unico sistema

di molte sotto-funzioni diverse

che condividono la stessa infrastruttura

e sono in grado di interoperare

Quantomeno, se non si cambia il fornitore!

Tecnologie utilizzate (alcune…)


RS-485

Home

Automation

Building Automation

Informatica

A cui si aggiunge …


Dispositivi dell’elettronica di consumo

TV, DVD player, Hard disk recorder

Smart phone, Router ADSL

Hi-Fi, Home theater

Antifurti, Videosorveglianza

Sempre più “informatici”

Ma quasi sempre chiusi e privi di capacità di integrazione

Sovrapposizione di funzioni

Feroce lotta sul dominio del futuro

Un esempio recente…


Conquistare l’utente di Smart Home


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 …

Alla ricerca delle killer application…

Controllo centralizzato

Solo grandi edifici, scarsa intelligenza

Video sorveglianza

Integrata?

Monitoraggio ambientale ed energetico

Grandi edifici, obiettivi non sempre chiari

Risparmio energetico

Trend corrente, ancora da esplorare

Automazione spinta

Tecnologia presente, requisiti non chiari

Multimedialità

E’ domotica?


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/



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»

Occorre recuperare un metodo di progettazione

Gestito da un livello di «progettazione integrata degli impianti»

Con scelte progettuali predisposte per il futuro (ancora

ignoto)

Che riduca i costi per interventi successivi ed evoluzioni

Un esempio…


1997 1994 2003 2006 1954 1977 2008 2005 1998

1980 2009 2001

3D

2010

Un esempio…


1997 1994 2003 2006

Segnale TV:

Antenna

Satellite

Cavo

Internet

3G/UMTS

Canale di ritorno:

Modem 56k

ISDN

Internet/WiFi

2G/GPRS

3G/UMTS

Quiz!

1954 1977 2008 2005 1998 1980 2009 2001

3D

2010

Un esempio…


1997 1994 2003 2006

Segnale TV:

Antenna

Satellite

Cavo

Internet

3G/UMTS

Canale di ritorno:

Modem 56k

ISDN

Internet/WiFi

2G/GPRS

3G/UMTS

Quiz!

1954 1977 2008 2005 1998 1980 2009 2001

3D

2010

Valutando una vita media di

un’abitazione pari a 30 anni,

quale tecnologia predisporre

per l’impianto di ricezione TV?

Non è un caso isolato


Ricezione TV

Audio Hi-Fi

Reti LAN per personal computer

Tecnologie videosorveglianza

Controllo temperatura

…

Convergenza di diversi sottosistemi

L’evoluzione tecnologica avviene in tutti i settori della domotica

Diverse tecnologie, nel tempo, dovranno convivere nella stessa casa (e relativi muri, canaline, tubi, …)

Difficilissimo prevedere il futuro

Una vista d’insieme


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…


D D D D

Dispositivi

Infrastruttura

Applicazione

Applicazione

Applicazione

Applicazione

Applicazione

Errori da evitare


D D D D

Applicazione

Dispositivi

Infrastruttura

D D

D

D

Applicazione

Dispositivi

Infrastruttura

D

Applicazione «all you can eat» Il caso «ho un gateway troppo

intelligente»

E allora?


D D D D D D D D D D D D

Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione

Una lingua franca




Rappresentazione neutrale

Architetture orizzontali e aperte





Funzionalità di base

API

Driver di interfacciamento ai protocolli

Scambio dati

Elaborazione real time Regole e scenari Servizio

applicativo


Funzionalità di base

API

Driver di interfacciamento ai protocolli

Scambio dati

Elaborazione real time Regole e scenari Servizio

applicativo

Applicazioni interagiscono




System Architecture


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

Progetto


http://www.smile-o.org/

Architettura


Progetto


Architettura



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

“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

Tieni d’occhio informatica e telefonia


Conclusioni


Pensare “orizzontale”, mai “verticale”

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


Research group

http://elite.polito.it

Dog2 gateway

http://domoticdog.sourceforge.net

Publications

http://elite.polito.it/publications-mainmenu-81

Contact

[email protected]

+39 011 090 7053

http://elite.polito.it/

http://domoticdog.sourceforge.net/







mailto:[email protected]

Credits

Idee, progettazione, sviluppi Progetti & Sponsor


Dario Bonino, Ph.D.

Emiliano Castellina, Ph.D.

Luigi De Russis

Faisal Razzak

Alcotra Applus.energie

Polo ICT (STORIES,

SMILE-O)

Proxima Centauri

Eudata

ISMB

Progetto Lagrange

Licenza d’uso


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