Smart Home “Towards an Integrated Communication System”
Smart Home Communications System - Intellisystem - Randieri

Smart Home “Towards an Integrated Communication System”

Lo sviluppo delle tecnologie evolute per la casa richiede soluzioni flessibili e semplici all’uso che assicurino la massima interoperatività e integrazione

La casa intelligente si sta progressivamente evolvendo verso il concetto di intelligenza ambientale. Al suo interno trovano spazio sensori e attuatori distribuiti, unità di controllo che si autoconfigurano dinamicamente, e un sistema di connessione in rete. L’intelligenza ambientale è ritenuta dall’Unione Europea un obiettivo prioritario sia all’interno del Sesto Programma Quadro, sia sul lungo termine. Tale obiettivo richiede lo sviluppo di soluzioni che garantiscano l’interoperatività e l’integrazione di dispositivi eterogenei e di interfacce utente flessibili e semplici all’uso. A questo scopo occorre uno sforzo interdisciplinare che interessa automazione, ICT, energetica, bioingegneria e design, per applicazioni che spaziano dall’intrattenimento, al comfort, alla sicurezza, alla videosorveglianza, alla teleassistenza, al risparmio energetico. Nel gennaio 2004 il Cenelec e l’Ipv6 Forum, in collaborazione con la Commissione Europea, hanno lanciato il progetto SmartHouse, con lo scopo di accelerare lo sviluppo di applicazioni e servizi per la casa intelligente. Il Cenelec, in collaborazione con numerose organizzazioni fra cui ETSI, CECED (il comitato europeo dei produttori di elettrodomestici) e Konnex, pubblicherà entro il 2005 un “Code of Practice”, che sarà aggiornato ogni anno.

Le prospettive

Le abitazioni dotate di soluzioni avanzate per la connettività sono attualmente 8 milioni negli Stati Uniti e 6 milioni nell’Europa Occidentale. Secondo Cahners Instat, il numero di reti domestiche istallate nel mondo triplicherà entro il 2008, sfiorando i 100 milioni. Il mercato italiano degli apparati e dei sistemi domestici ha raggiunto nel 2004 i 62 milioni di euro, in base a una stima ANIE/ Allaxia. La porzione del settore riconducibile alla domotica supera di poco lo 0,5 %, e si porterà al 2,1 % entro il 2008. Si tratta ancora di un mercato di dimensioni modeste, anche se molto dinamico. Sono stati avviati nel nostro paese numerosi progetti pilota volti a incoraggiare la diffusione delle tecnologie per la casa intelligente. Nel 2003 la federazione ANIE ha lanciato l’iniziativa Homevolution, che coordina produttori di applicazioni, progettisti, installatori, costruttori edili, fornitori di servizi, gestori di reti di comunicazione e architetti per la realizzazione di infrastrutture innovative per la casa. Il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) di Pisa ha fondato un laboratorio multidisciplinare per la domotica in cui operano oltre 600 persone. A febbraio 2003 è stata avviata la prima sperimentazione su larga scala in Italia per l’accesso veloce a Internet, la videoassistenza e l’automa zione domestica attraverso le linee di alimentazione elettrica. Il progetto, della durata di un anno, ha coinvolto 5000 famiglie del comune di Grosseto. In Emilia Romagna sono state introdotte applicazioni domotiche di videocomunicazione, automazione e telemedicina a supporto di anziani e disabili che vivono in piccoli centri rurali. L’ospedale di Sondalo, in Valtellina, ha sviluppato una soluzione di automazione domestica basata sullo standard EIB per la riabilitazione dei disabili a domicilio.

La Casa Intelligente Fig. 1 - Intellisystem Technologies

Fig. 1 – Esempio di implementazione di un sistema domotico di videosorveglianza

Tecnologie e protocolli

In una casa intelligente convivono mezzi trasmissivi molto eterogenei: dall’impianto elettrico a bassa tensione, alla rete telefonica, alle reti wireless. I cavi in rame costituiscono la soluzione più economica e semplice da istallare, che trova vasto impiego nell’automazione domestica. I cavi tradizionali, di categoria 1 e 2, consentono la trasmissione di dati fino a poche centinaia di Kbps. I cavi di categoria 6 (classe E) supportano velocità massime di 250 MHz. La categoria 7, in corso di standardizzazione, renderà possibile una modalità di funzionamento Gigabit Ethernet. Altre tecnologie si servono delle linee telefoniche esistenti e operano con velocità di cifra fino a 10 Mbps. L’impiego della linea a bassa potenza ha l’evidente vantaggio di sfruttare un supporto fisico preesistente all’interno delle abitazioni. Questo ha favorito una prima diffusione di massa dell’automazione domestica negli Stati Uniti, attraverso gli standard X-10 e CEBus. I protocolli più diffusi in Europa sono Konnex, EHB, Lon Works, SCS (sviluppato da Bticino) e X-10. Essi operano a frequenze relativamente basse, fra 3 KHz e 148,5 KHz in Europa e fino a 450 KHz negli Stati Uniti. Esse sono tuttavia compatibili con numerose applicazioni domestiche come illuminazione, climatizzazione, sicurezza e comando di dispositivi. Sono stati compiuti intensi sforzi per estenderne l’impiego alla trasmissione in banda larga (Si veda anche l’articolo di L. Pellizzari, “L’alimentazione con Power-over-Ethernet” apparso sul n. 338 di Elettronica Oggi, p. 112). L’uso del cavo coassiale in ambito domestico è pressoché riservato alla trasmissione audio e video. La fibra ottica supporta velocità massime di 2,5 Gbps, ed è quindi ideale per il trasporto di grandi quantità di dati per audio e video ad alta risoluzione. I costi ancora elevati ne giustificano l’istallazione solo in aree densamente abitate. Le tecnologie senza fili assicurano flessibilità e scalabilità, al prezzo di una maggiore sensibilità alle interferenze e di una velocità di trasmissione limitata. Esse comprendono lo standard IrDa, per le comunicazioni fino a 4 Mbps in distanza di visibilità, gli schemi DSSS, OFDM, e a salto di frequenza (frequency hopping) e il protocollo WiFi o 802.llb, che supporta velocità fino a 11 Mbps. In tabella 1 sono elencati alcuni delle soluzioni più diffuse per l’automazione e per le reti domestiche, di tipo standard o proprietario.

La Casa Intelligente Fig. 2 - Intellisystem Technologies

Fig. 2 – Il gateway residenziale connette una o più reti domestiche alla rete esterna

Alcune soluzioni per la convergenza e l’interoperatività

Secondo la terminologia dello standard ISO/OSI, il collegamento fra le reti domestiche e quella esterna può awenire al livello 3 o di connessione attraverso dei router, che prendono il nome di gateway residenziali. Occorrono inoltre bridge hardware per l’interfacciamento fra diversi protocolli di rete e un livello middleware che renda le singole applicazioni indipendenti dal particolare protocollo utilizzato. Intel, Philips, Sony, Microsoft, Nokia, Samsung, Hewlett Packard e Matsushita hanno promosso nel giugno 2003 l’iniziativa Digital Living Network Alliance (DLNA), che coinvolge attualmente oltre 100 aziende e intende sviluppare soluzioni per migliorare per la convergenza e l’interoperatività fra PC, dispositivi consumer e apparecchi mobili all’interno delle abitazioni, attraverso protocolli standard quali Ethernet o UpnP. I primi prodotti conformi alle linee guida DLNA sono stati introdotti sul mercato a partire dalla seconda metà del 2004. La società Intellisystem Technologies ha sviluppato una soluzione web server embedded innovativa denominata RECS 101, basata sullo standard TCP / IP e ottimizzata per applicazioni di videosorveglianza e di automazione domestica. Integrando RECS 101 con il modulo GSM RECS GSM 1/0, è possibile integrare le funzionalità più comuni di gestione di sistemi domatici sia per mezzo della rete Internet sia tramite SMS, offrendo all’utente una piattaforma di controllo remoto multifunzionale facile all’uso, sicura e flessibile.

La Casa Intelligente Fig. 3 - Intellisystem Technologies

Le interfacce

Esistono diversi tipi di interfacce utente. Possono consistere in un telecomando a infrarossi, di tipo RF, utilizzato comunemente per gli home theatre, o di tipo ibrido IR/RF. Il display costituisce una soluzione di interfaccia più pratica e semplice all’uso: si può trattare di un televisore, di una consolle da tavolo o da parete oppure di un touch screen. È anche possibile controllare le funzioni della casa intelligente attraverso un PC portatile, un Tablet PC, un palmtop o un telefono fisso o mobile. Il Dipartimento di Bioingegneria del Politecnico di Milano ha recentemente sviluppato un dispositivo miniaturizzato, denominato Whisper, che capta la differenza termica fra aria inspirata ed espirata, per consentire a persone affette da gravi disabilità di interagire con un PC o con altri apparecchi domestici. Il nuovo terminale touch screen Hoasis di BPT consente di integrare numerose funzioni per la gestione dell’abitazione, come ad esempio il controllo dell’illuminazione e della climatizzazione. Il sistema è semplice da installare e da programmare, grazie a un bus pensato per ottimizzare la stesura dei cavi e per collegare più dispositivi attraverso un semplice doppino non polarizzato. L’interfaccia tattile Touch sviluppata dalla società Stilografica è integrabile in ogni tipo di rivestimento e pavimentazione (come piastrelle, legno, vetro o metallo) e genera un segnale di uscita di tipo open collector, C-MOS, TIL o TRIAC compatibile con un’uscita microprocessore.   

A cura di Cristian Randieri. Articolo pubblicato sulla rivista Elettronica Oggi N. 342 – Febbraio 2005.

Per scaricare l’articolo pubblicato sulla rivista, seguire il link riportato di seguito http://www.intellisystem.it/portfolio/eo-febbraio-2005-2/

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