Smart Home “Abitazioni in Telecontrollo”

Le soluzioni messe a punto da Intellisystem Technologies permettono il controllo da remoto dei dispositivi di casa

Da sempre il benessere psichico delle persone è dettato dal comfort dell’abitazione. Il progresso sociale e tecnologico impone all’essere umano un continuo adeguamento del proprio modo di vivere, che si traduce nel trasferimento delle nuove abitudini nell’abitazione, elemento indispensabile di continuità del proprio comportamento. Di contro l’evoluzione delle tecnologie basate sui sistemi digitali hanno fortemente modificato le tecniche e metodologie d’automazione della casa. In particolare, oggi la richiesta di processi distribuiti richiede sistemi intelligenti, dispositivi di controllo e sistemi di misura capaci di interagire attraverso una rete. Questi sistemi devono richiedere un numero ridotto di connessioni, in modo da semplificare la gestione dei sistemi e rendere minime le problematiche inerenti la manutenzione. D’altro canto, data la sua continua evoluzione, il Web è diventato uno standard di fatto per lo sviluppo di interfacce utente in numerose applicazioni commerciali e scientifiche. In molte soluzioni viene utilizzato un Web server embedded connesso a un’infrastruttura di rete per fornire un’interfaccia utente che impiega il linguaggio html e offre caratteristiche comuni ai Web browser. Se si pensa di aggiungere alle funzionalità ormai consolidate di un Web server embedded la capacità di gestire applicazioni Java, le potenzialità del sistema si ampliano ulteriormente. I nuovi server sono in grado di eseguire compiti differenti, quali quelli di controllo remoto, supervisione e gestione di sistemi elettronici. L’implementazione Client delle funzionalità Java all’ interno del dispositivo permette l’introduzione di una strategia di controllo indipendente dalla piattaforma hardware del sistema in uso. Anni di ricerca e sperimentazione hanno portato Intellisystem Technologies allo sviluppo di Recs 101, dispositivo embedded di facile utilizzo che offre prestazioni elevate. Una volta collegato a una rete Ethernet, mette a disposizione dell’utente 32 canali digitali di cui 16 input e 16 output. Esso integra al suo interno un network processor dotato d’interfaccia di rete Ethernet che consente la connessione diretta a qualsiasi rete locale, Internet o intranet. I dispositivi degli integratori/sviluppatori di sistema o delle case produttrici possono connettersi direttamente a Internet attraverso una Lan e vengono controllati da remoto attraverso interfacce utente grafiche personalizzabili, accessibili mediante comuni browser. Recs 101 può inoltre eseguire il codice Java per la gestione dell’interfaccia relativa al controllo delle porte degli I/O. Tale caratteristica permette la gestione dell’interfaccia utente tramite una applet Java parametrica. L’utente finale può sviluppare l’applicazione di controllo in modo più veloce e sicuro, senza bisogno di programmare in Java.

 Alcuni possibili scenari

In una soluzione di home automation è possibile personalizzare il pannello di controllo, ad esempio realizzando un sistema di telecontrollo degli elettrodomestici. Una delle caratteristiche principali di Recs 101 è la facilità d’integrazione in qualsiasi sistema di controllo. Integrando il dispositivo con Recs GSM I/O (modulo GSM provvisto di 2 ingressi e 2 uscite digitali gestibili tramite sms) è possibile disporre di tutte le funzionalità di gestione tipiche dei sistemi di automazione della casa via Internet ed sms. L’utente ha a disposizione una piattaforma di controllo remoto multifunzionale non legata a una particolare infrastruttura di rete. Recs 101 viene ampiamente utilizzato nei moderni sistemi di videosorveglianza, per integrare le normali funzionalità di un sistema di controllo remoto con i sistemi di monitoraggio video, specie quelli che si basano sulla tecnologia TCP/IP. Le soluzioni proposte da Intellisystem Technologies si rivolgono anche al mondo del videocontrollo aver IP. Ad esempio, integrando i sistemi Recs con le telecamere Axis (di cui Intellisystem Technologies è partner tecnologico) è possibile ottenere il controllo totale dei sistemi remoti, gestire immagini, rilevare lo stato di dispositivi esterni, quali i sensori e manovrarne altri, come gli attuatori.

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A cura di Cristian Randieri, PhD. Articolo pubblicato sulla rivista Fieldbus & Networks – Giugno 2004.    

Per scaricare l’articolo pubblicato sulla rivista, seguire il link riportato di seguito http://www.intellisystem.it/portfolio/fn-giu-04-2

Internet of Things “RECS 101 a Micro Web Embedded Server for Motion Control”

Poiché il World Wide Web (o Web) è in continua evoluzione, appare chiaro che tale tecnologia assume delle nuove funzionalità che vanno oltre la semplice visualizzazione delle pagine Web, questo perché i moderni browser sono capaci di fornire interfacce GUI a varie applicazioni client/server senza il bisogno di andare a implementare del software per il lato client. La gestione di apparati elettronici e meccanici tramite interfaccia Web fornisce all’utente l’abilità di configurare e monitorare variegati dispositivi tramite Internet mediante l’uso di un comune browser. La soluzione migliore a questo tipo di esigenze è sicuramente data dall’utilizzo di server web embedded connessi a un’infrastruttura di rete che fornisce un’interfaccia utente basata sull’ormai noto linguaggio HTML.

Recs Internet

Se si pensa di aggiungere alle funzionalità ormai consolidate di un web server embedded la capacità di poter gestire applicazioni Java si aprono le frontiere ad applicazioni che li rendono capaci di eseguire i più variegati compiti quali, ad esempio, quelli di controllo remoto, supervisione e gestione di sistemi meccanici per il controllo del movimento (figura 1).

Fig. 1 – Architettura di un web server embedded

Intellisystem Technologies ha implementato tale tecnologia all’ interno di un dispositivo denominato RECS 101 (acronimo di Remote Ethernet Control System) che permette la realizzazione di procedure tipiche dei sistemi di controllo quali, ad esempio: acquisizione di segnali, azioni di controllo per mezzo di attuatori, l’elaborazione e la presentazione delle informazioni acquisite o manipolate. Il sistema embedded presentato può far eseguire dei task pre-programmati all’ interno della propria ROM o far eseguire delle applicazioni esterne scritte in lava. RECS 101 effettua il controllo delle sue due porte digitali a 16 bit (rispettivamente una di input e una di output) mediante un’interfaccia basata sui socket di Internet (figura 2).

Fig. 2 – Gestione delle porte di I/O mediante socket

Per fare ciò è necessario che l’interfaccia che gestisce i socket venga implementata nel PC utente che intende collegarsi a RECS 101 attraverso il protocollo TCP/IP. Una delle peculiarità di RECS 101 consiste nel fatto che tale interfaccia può essere implementata indifferentemente mediante un Applet lava (figura 3) o un ‘applicazione C/lava che utilizzi i socket di Internet (figura 4).

Fig. 3 – Implementazione mediante Applet Java

Fig. 4 – Interfacce Socket gestibili da RECS 101

Tali interfacce si occuperanno quindi di inviare e ricevere i comandi per il controllo di I/O attraverso l’indirizzo IP impostato su RECS 101 e la relativa porta fissata alla 6001. RECS 101 si occuperà dell’interpretazione dei comandi di controllo ricevuti o trasmessi dal dispositivo elettronico da controllare a esso connesso. I comandi di controllo si suddividono in due categorie che identificano due operazioni diverse: monitor stato I/O e controllo dell ‘output. Fig. 6 – Comandi per il controllo dell’Output Tramite Monitor Stato I/O è possibile avere informazioni inerenti lo stato di tutte le linee di I/O contenute nelle due porte a 16 bit di RECS I O 1. I comandi relativi a questa operazione sono essenzialmente due (figura 5):

Fig. 5 – Comandi per il Monitor di Stato I/O

I/O Get Command, il comando mediante il quale l’interfaccia socket interroga RECS 101 sullo stato delle proprie porte; I/O Get Command Responce, il comando di risposta mediante il quale RECS 101 comunica all’ interfaccia socket lo stato delle sue porte di I/O. La seconda operazione, Controllo dell’Output, gestita unicamente dal comando Output Set Command è utilizzata dall’interfaccia socket per settare i valori della porta d’Output di RECS 101 (figura 6).

Fig. 6 – Comandi per il controllo dell’Output

RECS 101 opportunamente integrato ad altri sistemi rappresenta un valido strumento che sfruttando le moderne tecnologie di telecontrollo remoto offre soluzioni sicure e professionali nettamente superiore alle soluzioni analogiche utilizzate da diversi anni nel mercato. Sfruttando ad esempio la combinazione vincente del micro embedded web server RECS 101 con una network camera AXIS 2100, è possibile avere a disposizione una postazione di telecontrollo remoto capace di gestire non solo immagini ma anche capace di controllare dispositivi per il controllo del movimento. Più in dettaglio verrà di seguito descritta un’applicazione reale che permette il controllo remoto di posizione con precisione micrometrica lungo i tre assi cartesiani. Il sistema si compone di un sistema meccanico di precisione che può essere utilizzato all’interno di sistemi e macchinari per la produzione che necessitano il posizionamento di oggetti e/o utensili.

Applicazioni 

In figura 7 si riporta uno schema del sistema che consiste di una consolle di comando rappresentata da una workstation connessa alla rete Internet, una network camera AXIS e RECS 101 opportunamente interfacciato tramite le sue porte al sistema di controllo locale dei motori dell’apparato di posizionamento.

Fig. 7 – Schema del sistema di controllo di posizione

Tale sistema permette la movimentazione da remoto dell’apparato meccanico mediante un ‘ interazione basata su grafica vettoriale sviluppata in Java che ricostruisce virtualmente gli spostamenti del sistema (figura 8).

Fig. 8 – Interfaccia Grafica Utente sviluppata in Java

La figura 9 mostra il modello 3D del sistema di posizionamento costituito da tre guide lineari, ciascuna dotata di vite a ricircolo di sfere, disposte nelle tre direzioni cartesiane; di esse, due sono del tipo a barra e sono disposte rispettivamente secondo le direzioni orizzontali x e y, mentre il movimento nella direzione verticale z è realizzato mediante una pedana sostenuta da quattro guide, anch’esse a vite.

Fig. 9 – Modello 3D del sistema meccanico di posizionamento

Ogni guida è azionata da un motore elettrico di tipo brushless, dotato di encoder a impulsi in quadratura e di riduttore di giri; infine alle estremità di ogni guida sono presenti degli opportuni finecorsa per il rilevamento della corsa massima. L’apparato di movimentazione è corredato da un sistema di controllo dedicato costituito da un backplane sul quale sono montate 3 schede di controllo, ciascuna utilizzante un chip specializzato (HP HCTL-1100) per il controllo di motori elettrici in continua di tipo brushless o passo passo (figura 10).

Fig. 10 – Sistema di controllo dedicato per la movimentazione

La logica d’ interfaccia del backplane fornisce 3 porte a 8 bit, di cui la porta A, bidirezionale, è quella dedicata allo scambio dei dati da e verso i registri dei chip di controllo, la porta B, di input, viene utilizzata per la lettura dei fine corsa ed infine la porta C, di output, serve all’indirizzamento dei chip e per la generazione dei segnali di sincronismo. La soluzione presentata permette di ridurre drasticamente i costi di gestione del sistema e al tempo stesso permette il suo controllo remoto tramite Internet riducendo in questo modo eventuali costi dovuti a interventi esterni.

A cura di Cristian Randieri. Articolo pubblicato sulla rivista Automazione Oggi N. 266 – Febbraio 2004.

Per scaricare l’articolo pubblicato sulla rivista, seguire il link riportato di seguito http://www.intellisystem.it/portfolio/ao-feb-04-recs-101/

Sistemi di Telecontrollo Satellitare

Intellisystem Technologies in collaborazione con Elsacom ha realizzato un sistema satellitare per il telecontrollo e la trasmissione di immagini mediante micro embedded Web server avvalendosi della tecnologia Globalstar. La soluzione proposta, basandosi sulla tecnologia packet PPP di Elsacom/ Globalstar, oltre ad acquisire e trasmettere immagini in formato Jpeg, permette la gestione software di attuatori per il telecontrollo dell’apparato in uso. Grazie alle potenzialità del micro Web server integrato nel sistema l’utente interagisce con il dispositivo remoto da controllare semplicemente attraverso interfacce Web personalizzabili. Le caratteristiche del sistema permettono di trasferire immagini in video-live supportando tutte le funzionalità della suite di protocolli TCP/lP, quali http, email ed ftp, e al contempo rappresenta un apparato di accesso al sistema che permette all’utente di interagire con esso in remoto agendo su opportuni attuatori telecontrollati via Web. La facilità di programmazione della soluzione permette la gestione dell’invio dei fotogrammi, risolvendo molte delle problematiche inerenti il videocontrollo e il telecontrollo ‘over IP’ di macchinari o siti remoti. Il sistema trova ampie applicazioni nel telesoccorso, il monitoraggio ambientale, la protezione civile e militare. 

A cura di Cristian Randieri. Articolo pubblicato sulla rivista Fieldbus & Networks – Settembre 2003.

Per scaricare l’articolo pubblicato sulla rivista, seguire il link riportato di seguito http://www.intellisystem.it/portfolio/fns-june-2003-diamond-experiment/