DESCRIZIONE DELLE ATTIVITA’ SVOLTE:
Nell’ambito del quarto obiettivo realizzativo vengono sviluppati i moduli della piattaforma definiti nelle attività precedeni. Il lavoro è stato strutturato su 3 attività:
- A4.1 Sviluppo dei componenti hardware del sistema di acquisizione e monitoraggio dell’ambiente di vita
- A4.2 Sviluppo del sistema di elaborazione delle informazioni per la gestione e il controllo dell’ambiente di vita
- A4.3 Integrazione e test dei componenti sulla piattaforma prototipale
A4.1 Sviluppo dei componenti hardware del sistema di acquisizione e monitoraggio dell’ambiente di vita
Nell’ambito dell’attività A4.1 sono stati definiti e sviluppati i componenti hardware necessari alla realizzazione dei seguenti moduli della piattaforma MET-AAL:
• Modulo per il monitoraggio della caduta sia con le tecniche elaborate da AMT che dal CNR;
• Modulo per l’automazione domestica sia con tecnologie wireless (ZigBee) che tecnologie wired (Konnex);
• Modulo per la rilevazione dei parametri fisiologici
• Modulo per i comandi vocali
In particolare per quanto concerne l’hw del modulo per il monitoraggio della caduta con le tecniche elaborate da AMT, si è scelto di utilizzare il sensore Microsoft Kinect. Tale risultato è frutto di un’analisi dalla quale si è rilevato un buon rapporto qualità/prezzo in considerazione della qualità gli aspetti legati alla risoluzione, precisione nella misura e range di azione, nonché accessibilità ai flussi 2D e 3D. Altro importante fattore da non sottovalutare è il grande fermento nello sviluppo e supporto di applicazioni in ambito di ricerca e non solo.
Relativamente al sistema di rilevazione della caduta in carico al CNR, questo è costituito invece da un dispositivo ambientale metrologico a Tempo di Volo (Time of Flight – TOF) commerciale. Il sensore di visione attiva è di facile installazione e non richiede l’intervento dell’utente, potenzialmente ignaro della presenza dello stesso nell’ambiente. La scelta del dispositivo TOF è ricaduta sulla camera stato dell’arte, ovvero la range camera MESA Imaging SR-4000, che garantisce prestazioni stabili in qualsivoglia condizione di funzionamento indoor, presentando un drift di misura comunque trascurabile al variare della temperatura ambientale (<1.5mm nel range 10°C≤T≤50°C). Il dispositivo usato è nella sua declinazione “Wide FOV” (69°×56°) “Far Distance” (0.1m–10.0m) in configurazione di tipo “a parete” per consentire l’acquisizione di gran parte di un tipico ambiente domestico.
Per la realizzazione del modulo di automazione domestica con tecnologie wireless basate su protocollo ZigBee, sono stati sviluppati i vari nodi sulla base dello standard IEEE 802.15.4 che definisce tre tipi di dispositivi: ZigBee Coordinator, ZigBee Router e ZigBee End-Device. Questi vanno a costituire una rete wireless caratterizzata da una topologia mesh, ossia i nodi che la compongono scambiano messaggi l’uno con l’altro, e non necessitano di passare per il coordinatore (come accadrebbe, ad esempio, in una rete a stella), fornendo elevata flessibilità ed adattabilità al sistema completo.
Ogni dispositivo, oltre a realizzare la rete wireless, ha altre funzionalità che sono state definite anche in considerazione dei risultati ottenuti dalle attività progettuali precedenti. In particolare all’interno di un ambiente domestico, emerge la necessità di gestire attuatori di tipo on/off che possono essere ad 1 relè (per l’accensione di una lampada da un numero desiderato di punti) o 2 relè (per l’accensione 2 lampade da un numero desiderato di punti); in alcuni casi per la gestione delle luci risulta utile anche la presenza di un nodo deviatore o di un dimmer per controllarne l’intensità. Per la gestione degli automatismi quali ad esempio vasistas, tapparelle, cancelli ecc.., risulta indispensabile disporre di un nodo Apri o Apri/Chiudi; infine per rilevare parametri ambientali da sensori commerciali è stato definito un nodo di interfaccia sensore.
Nella tabella di seguito si sintetizzano i nodi sviluppati per la gestione wireless degli automatismi presenti in un ambiente domestico.
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RETE WIRELESS ZIGBEE |
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Dispositivo ZigBee |
Funzionalità |
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CENTRALE |
Coordinatore della rete ZigBee e gateway per il trasferimento del flusso dati al sistema centrale |
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ON/OFF 1 relè |
Modulo Router ad 1 Relè per l’applicazione dello stato ON e OFF |
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ON/OFF 2 relè |
Modulo Router a 2 Relè che consente l’applicazione dello stato ON e OFF secondo le logiche di un relè ad impulsi a 4 stati |
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DEVIATORE |
Modulo Router dotato di Relè Deviatore elettronico per l’utilizzo in un punto luce deviato. |
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DIMMER LUCI |
Modulo Router Dimmer elettronico per lampade / faretti alogeni |
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APRI |
Modulo End Device ad 1 Relè che consente l’invio di un singolo impulso di durata prestabilita. |
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APRI/CHIUDI |
Modulo Router a 2 Relè che permette il controllo motorizzazione di Cancelli, Tapparelle, Infissi, Finestre, Tende, etc. |
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MODULO DI INTERFACCIA SENSORE |
Modulo End Device per la ricezione di input come quelli derivanti da sensori commerciali a contatto puro (sensori di presenza, sensori antiallagamento…). |
Di seguito si riportano le immagini dei vari dispositivi. Si noti che nel rispetto della filosofia modulare che ha caratterizzato tutto il percorso progettuale, vi sono moduli come l’ ON/OFF 1 relè e Apri, oppure ON/OFF 2 relè e APRI/CHIUDI, che hanno lo stesso hardware. La diversa funzionalità viene ottenuta programmando opportunamente il firmware del microcontrollore.
Per la realizzazione della gestione delle automazioni con sistemi wired basati su protocollo Konnex, sono stati individuati dei dispositivi commerciali della Siemens. Di seguito vengono suddivisi secondo le funzionalità.
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TECNOLOGIA KNX |
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Applicazione |
ID Dispositivo |
Descrizione dispositivi |
Prodotti commerciali |
Casa produttrice |
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Dispositivi di ingressi e uscita e gestione luci. |
Knx_In |
Ingressi Binari |
5WG1 220-2AB21( 2 canali) 5WG1 220-2AB31( 4 canali) |
Siemens |
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Knx _Att |
Attuatori Binari |
5WG1 562-1AB11 (3 canali) 5WG1 567-1AB11 (8 canali) 5WG1 567-1AB22 (16 canali) |
Siemens |
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Knx _Dimm |
Dimmer |
5WG1 527-1AB31 (20..500VA) 5WG1 528-1AB31 (20..300VA) |
Siemens |
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Knx _LuxTe_Amb |
Sensore per luminosità e temperatura |
5WG1 254-3EY02 |
Siemens |
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Knx _Pres |
Sensore di presenza |
5WG1 258-2DB11 |
Siemens |
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Knx _Contr |
Controllore e regolatore illuminazione |
5WG1 342-1AB01 |
Siemens |
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Knx _Prog |
Modulo eventi/tempo/ logici |
5WG1 350-1AB01 |
Siemens |
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Knx_Out |
Uscite binarie compatte |
5WG1 511-2AB10 (1 canale) |
Siemens |
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Dispositivi impiegati per la sicurezza Ambientale |
Knx_CO2 |
Sensore di CO2 |
MTN6005-0001 |
Scheneider-electric |
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Knx_Fumo |
Rivelatore di fumo |
ABB-FC650/O KNXO0005 |
ABB |
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Knx_H2O |
Sensore Allagamento |
5WG1 272-2AB11 + 5WG1 110-2AB03 + 5TG1801 |
Siemens |
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Dispositivi per la gestione della sicurezza personale |
Knx_R_Vetro |
Sensore di rottura vetro |
SPGS/W EC 235 8 |
ABB |
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Knx_Vibr |
Sensore di vibrazioni |
EMA/W EC 236 6 |
ABB |
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Antintr |
Centralina Antintrusione |
DomusLink |
ABB |
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Knx_Ant_Int |
Interfaccia Konnex Per centralina Antintrusione |
Kit interfacciamento Domus Link – EIB/KNX |
ABB |
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Knx_Riv_Ant |
Rivelatore antintrusione |
EIM/DB EC 965 0 |
ABB |
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Knx_Out |
Attuatore |
5WG1 511-2AB10 |
Siemens |
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Knx_In |
Ingressi Binari |
5WG1 220-2AB21( 2 canali) 5WG1 220-2AB31( 4 canali) |
Siemens |
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Dispositivi per la gestione del controllo accessi |
Knx_Card |
Lettore card trasponder |
5WG1 294-2BB01 |
Siemens |
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Dispositivi per la gestione delle motorizzazioni e automatismi |
Knx _Tapp |
Attuatori Binari |
5WG1 520-2AB31 |
Siemens |
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Knx_Meteo |
Stazione Meteo |
AP 257/22 (5WG1 257-3AB22) |
Siemens |
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Dispositivi per la termoregolazione. |
Knx _Temp |
Regolatore di temperatura |
5WG1 237-2KB11 |
Siemens |
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Knx_Valv |
Azionamento per valvole |
5GW1 562-7AB02 |
Siemens |
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