Analisi dei dati IoT: tecniche e strumenti per insights in tempo reale
Gianluca Mazzi
14 November 2023
Contributo della piattaforma BOX-IO nel progetto DOMHO BASS
Sabato 15 maggio 2021, dalle ore 11:00, si è tenuta l’inaugurazione della DOMHO BASS, la prima abitazione a tecnologia domotica assistiva DOMHO pensata per la coabitazione e la vita indipendente di persone con gravi disabilità, grazie alla collaborazione con il progetto locale Buoni Amici Social Street «BASS» e il Centro Atlantis.
Dove?
Castelfranco Veneto, Treviso – in via Risorgimento, 9
Il progetto DOMHO BASS
Ha come obiettivo di mettere in relazione il mondo delle imprese con quello della ricerca e dell’innovazione delle università venete al fine di favorire lo sviluppo di soluzioni IoT per fa vivere in modo indipendente le persone con gravi disabilità.
Partner per la realizzazione del progetto IoT
Vogliamo ringraziare tutti i partner che sono entrati in contatto con EDALAB nella realizzazione del progetto: Regione del Veneto; DOMHO; Luce in Veneto; ICT4SSL; Buoni Amici Social Street;Università degli Studi di Verona; Università Ca’ Foscari di Venezia; Università degli Studi di Padova; Aquarium Ventures Srl; BFT Spa; il Gruppo L’incontro; Forma Srl; Orion Srl; Coem Srl; Elesi Luce Srl; Engi Srl; Italian Design Lighting Srl; 3D Everywhere Srl; Stylnove Ceramiche Srl; Vetrart Snc; Nectogroup Srl; Siru Srl; Metal Lux Snc; Multiforme Sas; Patrizia Volpato Srl e Lam Srl.
Il nostro contributo innovativo in ambito di software e cloud BOX-IO
Il cuore del sistema è rappresentato dallo sviluppo e dalla personalizzazione della piattaforma di acquisizione e controllo dati BOX-IO e dai servizi Cloud che, tramite applicazioni mobile e web, permettono di assistere e supportare in tempo reale la vita delle persone più fragili.
Abbiamo, quindi, sviluppato un sistema domotico ad elevata sicurezza per smart building che consente alla persone di interfacciarsi ed interagire con tutti i dispositivi presenti nella casa. Lo sviluppo software e hardware ha permesso a BOX-IO di interfacciarsi con diversi dispositivi di controllo (es. controllo luci, porte, finestre, letto, temperatura ecc).
BOX-IO
Si tratta di un sistema altamente flessibile e configurabile che permette di interfacciare sensori e attuatori tra loro eterogenei, in particolare:
- ZigBee
- WIFI con protocollo applicativo MQTT
- MODBUS
- LoRa
- OPC-UA
BOX-IO lato fronted offre 3 tipologie di interfacce:
- MQTT che viene usato per inviare e ricevere comandi, localmente o da cloud. I dati vengono sempre inviati al cloud e memorizzati;
- WebSocket: canale utilizzato tra gateway e cloud per la sincronizzazione delle configurazioni e dei permessi;
- REST API: canale utilizzato a livello utente e di app per poter configurare BOX-IO.
BOX-IO può essere collegato in rete sia utilizzando una connessione ethernet che WiFi. Le persone con gravi disabilità possono interagire con tutti i dispositivi associati alla casa sia tramite controllo vocale opportunamente sviluppato. Inoltre BOX-IO è stato integrato con Google Assistant e Google Home per facilitare l’interazione con tutti i dispositivi della casa.
Su BOX-IO si è lavorato infine anche su altri aspetti come:
- Supporto a MQTT per integrazione con dispositivi WIFI;
- Supporto alla sicurezza: messa in sicurezza dell’access point WIFI, gestione dei permessi (solo gli utenti autorizzati possono creare/modificare/cancellare scenari, ricevere aggiornamenti di stato e comandare determinati dispositivi) e verifica del firmware.
Il “cuore” software di BOX-IO è invece eLSE, composto da tre parti:
- Front End Layer per interagire con le applicazioni e con i siti;
- Data model Layer per modellare i dati;
- Back End Layer per interagire direttamente con i dispositivi.
Questi tre livelli possono comunicare tra di loro.
Il progetto ha poi richiesto l’implementazione di tecniche di Machine Learning, ad esempio assistenza intelligente all’illuminazione e apertura intelligente delle porte.
Sviluppo piattaforma Cloud IoT
In questa fase abbiamo sviluppato una piattaforma Cloud per la gestione dei dati generati dai dispositivi IoT. La piattaforma cloud si occupa di:
- Autenticazione e autorizzazione;
- Salvataggio dei dati memorizzati in cloud al fine di permettere l’archiviazione e la consultazione dello storico;
- Salvataggio delle configurazioni di sensori, attuatori e scenari e sincronizzazione con il BOX-IoT;
- Integrazione con Google Home per permettere la gestione dei comandi vocali.
L’architettura cloud è composta da:
- Broker EMQ: broker MQTT che riceve i dati inviati dai BOX-IoT;
- PostgreSQL DB con estensione TimescaleDB: database postgresql per la gestione di utenti e permessi e per la gestione dello storico;
- CouchDB: database couchdb per la gestione delle configurazioni;
- Apache Storm: si sottoscrive a tutti i topic relativi ai dati e si occupa di salvarli su database;
- Configuration Manager: espone delle api che comunicano con couchdb per gestire le configurazioni e si occupa di sincronizzare le configurazioni e i permessi con BOX-IoT;
- Timescale Data Access: per salvare e recuperare i dati su database;
- Auth Manager: espone delle API per registrare e gestire i permessi degli utenti.
A livello cloud si è lavorato soprattutto nel fornire le API alle interfacce per interagire in modo opportuno con il sistema e si è creato uno strato modulare di permessi.
Applicazione mobile e web
Entrambe le applicazioni si connettono al cloud utilizzando due canali di comunicazione, MQTT e REST API, così da garantire una continuità di funzionamento in caso di mancanza di connettività con il server.
Tramite l’applicazione mobile è possibile gestire gli scenari e gli ambienti preferiti, avendo un dettaglio sui sensori ed attuatori presenti sul campo.
Sono presenti tre tipologie di scenari:
- scenario manuale: scenario che viene attuato manualmente dall’utente;
- scenario programmato: scenario che si attua secondo delle impostazioni temporali definite dall’utente;
- scenario ad evento: scenario che viene attuato automaticamente in base a regole definite ed impostate dall’utente.
Tramite l’applicazione web è possibile: avere una panoramica di ciascuna installazione e lo stato dei relativi dispositivi, ricevere e visualizzare le notifiche, gestire e creare regole per scatenare notifiche e gestire il proprio profilo.
Per noi di EDALab
DOHMO BASS è un tipico esempio di come EDALab riesca a sviluppare e integrare in modo efficace tecnologie tra loro eterogenee per garantire interoperabilità e valore dei sistemi in campo, abilitando la comunicazione intelligente tra dispositivi: tutto connesso e coordinato in modo intelligente. Ma anche di come sia in grado di gestire l’intera filiera del dato (dall’acquisizione alla sua analisi).
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