Che cosa è una casa intelligente?

La Smart Home è una rete di sensori, controllori e attuatori, collegato ad una centralina di controllo centrale e da lì, ad un cruscotto intelligente in cloud che può essere monitorato e controllato da dispositivi web come i telefoni intelligenti ecc.

Attualmente in tutto il mondo le case che hanno un qualche tipo di connessione internet sono ca. 600 milioni. Di queste, in media, ciascuna ha collegato circa dieci dispositivi WiFi di vario genere come computer, computer portatili, telefoni cellulari, giochi, sistemi di intrattenimento, ecc.
Entro il 2020, probabilmente il numero di case collegate crescerà fino a 700milioni.

Tutto questo includerà una rete di diversi tipi di sensori sparsi in tutta la casa – di temperatura, movimento, posizione, sicurezza, umidità, ecc, – che permetteranno di monitorare l’attività della vita di ognuno.

I sensori di posizione misureranno se una porta o finestra è aperta o chiusa, i sensori di movimento terranno traccia dove si trova una persona nella casa, sensori di temperatura garantiranno che la casa sia alla giusta temperatura avendo nello stesso tempo un uso ottimale dell’energia (cioè non si riscalda o si raffredda la casa quando nessuno è presente. Si possono inserire sensori di umidità vicino alla rubinetteria o a pavimento per avvisare in caso di perdite.

L’intelligenza può abilitare molti di questi sensori ad avere usi duali, cioè quando nessuno è in casa e il sistema di sicurezza è acceso, i sensori di movimento possono inviare un allarme, nel caso si rilevi qualcuno in movimento. Tuttavia, quando i residenti sono a casa, i sensori di movimento possono accendere le luci per illuminare un percorso durante la notte o personalizzare la temperatura per la stanza in cui ci si trova. Il sensore di movimento potrebbe anche attivare selezioni musicali seguendo la persona quando si sposta da una stanza all’altra.A seconda della loro funzione, questi sensori possono comunicare tra di loro e con una unità di controllo centrale domestica.
Questa collega tutti i sistemi della casa a Internet e consente il controllo e il monitoraggio della casa tramite il cloud intelligente, smart phone, tablet o altri dispositivi web collegati.
All’interno delle case i dispositivi hanno bisogno di parlare gli uni con gli altri e con il router di casa / o di rete centrale. Ci sono molti standard di tecnologia wireless che possono essere utilizzati per collegare insieme questi dispositivi e fare in modo che possano raggiungere la centrale di controllo domestica (cioè il router).
Crediamo che in futuro ci saranno tre reti basate su standard aperto all’interno della casa. Ad esempio, WiFi – con la sua ampia larghezza di banda (e assetati di energia), sarà utilizzata per grandi applicazioni dati, come streaming di video, musica, telefoni, giochi, ecc.
Al contrario, Bluetooth verrà utilizzato per le comunicazioni a corto raggio tra i dispositivi come quelli indossabili o della salute (monitoraggio della frequenza cardiaca, fascia di forma fisica).
Tuttavia, per la maggior parte delle applicazioni dei sensori in casa, basate IEEE 802.15.4 ZigBee (o in futuro Thread) sarà il più adatto.
Zigbee Funziona in una gamma di frequenza da 2,4 GHz, in grado di trasmettere attraverso pareti, pavimenti e mobili, e coprire una casa intera.
Wireless IEEE 802.15.4 offre una convergenza ideale tra robustezza, larghezza di banda, fabbisogno di potenza e costo.
I progettisti possono considerare sostanzialmente ZigBee a parte la velocità di trasmissione dati come un Wi-Fi a bassa potenza. La maggior parte dei consumatori sono abituati a caricare la batteria dei loro dispositivi portatili WiFi tutti i giorni o giù di lì. Al contrario, nessuno vorrà cambiare regolarmente le batterie sul centinaio di dispositivi/ sensori nella casa intelligente del futuro.
ZigBee offre la possibilità per un dispositivo a batteria di funzionare fino a dieci anni senza dover cambiare o ricaricare la batteria. Poiché ZigBee deve solo inviare piccoli pacchetti di dati in modo occasionale, non richiede la potenza utilizzata dal WiFi che trasmette continuamente milioni di pacchetti di dati.

Progettato per applicazioni dati ad alta velocità, Wi-Fi richiede 100.000 volte più energia rispetto ZigBee e 10.000.000 di volte più energia rispetto ZigBee PRO Green Power, che è stato progettato per usi di energy harvesting (senza batterie – senza corrente alternata).

Un dispositivo ZigBee offre diversi altri vantaggi per lo sviluppatore. Siccome è uno standard internazionale, dà ai progettisti la consapevolezza che il loro dispositivo può essere utilizzato in qualsiasi parte del mondo, a differenza di altre soluzioni wireless non standard come ZWave e EnOcean. Inoltre, siccome è uno standard di rete internazionale aperto, ci sono molte aziende che offrono diversi chip radio ZigBee – questo permette ai produttori di costruire i chip radio e di non dipendere da un unico provider.

Ulteriori caratteristiche tecniche ZigBee includono:

• il funzionamento globale nella banda di frequenza 2,4 GHz secondo IEEE 802.15.4;
• cooperazione regionale nel 915Mhz (Americhe) e 868Mhz (Europa);
• Frequenza soluzione agile che opera in 16 canali nella frequenza 2.4GHz;
• Incorpora meccanismi di risparmio energetico per tutte le classi di dispositivi, oltre al supporto per dispositivi a batteria-less;
• Meccanismo Discovery con conferma;
• Accoppiamento meccanismo con conferma;
• topologia a stella multipla e comunicazione Area Network interpersonale-(PAN);
• Diverse opzioni di trasmissione, tra cui la trasmissione in broadcast;
• meccanismo di generazione delle chiavi di sicurezza;
• Utilizza unregime di sicurezza standard di AES-128; e
• Supporta gli standard Alliance o innovazioni specifiche del produttore.

La nuova Smart Home – casa intelligente – sarà composta da una rete di sensori, attuatori e controllori – tutti collegati da uno standard di connettività wireless affidabile, robusto e con bisogno di poca energia, fornisce un percorso di mercato per il prossimo commercio multimiliardario di componenti elettronici e di dispositivi domestici intelligenti.