Diplomityö: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut

Transkriptio

1 Diplomityö: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut Tekijä: Arto Anttila Valvoja: professori Seppo J. Halme Rahoittajat: Radiolinja Oy ja Datatie Oy Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 1

2 Luku 1: Johdanto Luku 2: Teknologiat Sisällysluettelo Yhdyskäytävä kotiautomaation ja eri tiedonsiirtoverkkojen välillä Kotiautomaatioväylät ja -protokollat Langattomat tiedonsiirtoverkot Langalliset tiedonsiirtoverkot Luku 3: Kodin palvelut Kodin palvelut nykypäivänä Mahdolliset kodin palvelut v Kristallipallo kertoo: kodin palvelut v Luku 4: Suunniteltu järjestelmä ja tutkimus Palvelut Laitteisto Ohjelmisto Järjestelmän kaltaisia muita tutkimuksia ja projekteja Luku 5: Yhteenveto Muuta Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 2

3 1. Johdanto Kodin tilasta halutaan poissaollessakin olla selvillä Ulko-ovien lukitus Murtohälyttimen tila (päällä / poissa päältä) Tulipalo (kotieläinten turvallisuus) Vesivahinko Ulkopuoliset eivät saa päästä järjestelmään käsiksi Energian säästöä ja arkirutiineihin helpotusta Auton lohkolämmitin päälle Erilaisia tilanteita kodille (loma-tila, nukkumassa-tila...) Koti voisi kertoa, mitä puuttuu (maito, leipä, wc-paperi ) Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 3

4 Yhdyskäytävä kotiautomaation ja eri tiedonsiirtoverkkojen välillä (1/2) Kotiyhdyskäytävä (Home Gateway) Liityntä mahd. LON:iin, LiNet:iin tai X-10:een TCP/IP- ja RS-232 -liitynnät Bluetooth-palvelin Liityntä mahd. LON:iin, LiNet:iin tai X-10:een TCP/IP- ja RS-232 -liitynnät Bluetooth-tukiasema ja 8 lisätukiaseman liitäntä WAP gateway valmiina Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 4

5 2. Teknologiat: Yhdyskäytävä kotiautomaation ja eri tiedonsiirtoverkkojen välillä (2/2) Web-palvelin Kotiautomaatioväylän voi liittää pelkän webpalvelimen avulla internetiin: ilon 1000 Muita vaihtoehtoja: tietokone + OPC-palvelin + web-palvelin, tietokone + LiNet-gateway Modeemi, GSM-modeemi (GSM-)datayhteys, SMS-viestit Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 5

6 LON Kotiautomaatioväylät ja -protokollat (1/2) raskas, hidas nopeahko tiedonsiirto, max solmua/järjestelmä, useita siirtotievaihtoehtoja, perusteellinen suunnittelu tärkeää, järjestelmiä voi yhdistää LiNet kevyehkö, hidas tiedonsiirto, max 200 solmua/järjestelmä, siirtotienä vain parikaapeli, järjestelmiä voi yhdistää X-10 kevyt, helppo asentaa, valmiiseen rakennukseen tarkoitettu, hidas tiedonsiirto, max 256 laitetta, siirtotienä kodin sähköverkko (+ RF kaukosäätimestä RF-vastaanottimeen) Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 6

7 TCP/IP Kotiautomaatioväylät ja -protokollat (2/2) Pakettipohjainen protokollaperhe Käytössä LAN-verkoissa ja internetissä Mahdollistaa nopean tiedonsiirron pitkiä matkoja Esim. nopea yhteys päätelaitteelta kodin järjestelmään RS-232 Sarjaliikenteinen (1 bitti kerrallaan) tiedonsiirto Esim. modeemiyhteys kodin järjestelmään Hidas ja lyhyitä matkoja Kehittyneempiä versioita RS-422 ja RS Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 7

8 Langattomat tiedonsiirtoverkot (1/3) WLAN-verkot Päätelaitteessa oltava tyypin II tai III PCMCIAkorttipaikka, tai sisäänrakennettu WLAN-adapteri Tukiaseman tiedonsiirtonopeus jakautuu käyttäjien kesken Nopeus riittää kaikkien kodin palvelujen tiedonsiirtoon 2.4 GHz ( ja b) Nimellinen 2 ja 11 Mbit/s maksiminopeus Sisätiloissa kantama m ympärisäteilevällä antennilla 5 GHz (802.11a) Nimellinen 54 Mbit/s maksiminopeus Samaan peittoalueeseen vaaditaan 4-kertainen määrä tukiasemia kuin 2.4 GHz verkossa Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 8

9 Langattomat tiedonsiirtoverkot (2/3) Bluetooth-verkko Ajateltu täydentävän WLAN:ia (WPAN) max. down kbit/s, symm kbit/s Kantama 10 m (1 mw) Tukee kolmea eri tiedonsiirtovaihtoehtoa (ääni, data, ääni+data) Liittää henkilökohtaiset laitteet langattomasti toisiinsa Infrapuna Kantama yleensä senteistä kymmeniin metreihin Tiedonsiirtonopeus 2400 bit/s:sta 4 Mbit/s:iin (ks. esim. Esimerkiksi kaukosäätimen tiedonsiirtoväylä, LON-laitteita myös Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 9

10 Langattomat tiedonsiirtoverkot (3/3) GSM/GPRS verkko Tavoittaa kodin palvelut mistä vain GSM: 14.4 kbit/s HSCSD: down 57.6 kbit/s, symm kbit/s GPRS: teoreettinen maksiminopeus kbit/s, käytännössä kbit/s 3G eli 3 rd Generation (Euroopassa UMTS) Nopeampaa etäyhteyttä vaativaan tiedonsiirtoon Teoreettiset nopeudet: down 1920 kbit/s, up 960 kbit/s, käytännössä enintään puolet teoreettisista nopeuksista Hidastuu edelleen: liikkeessä ja solun reunamilla Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 10

11 Langalliset tiedonsiirtoverkot Ethernet (10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1 Gbit/s) xdsl ADSL (256 kbit/s / 128 kbit/s - 4 Mbit/s / 512 kbit/s) SDSL (symmetrinen 1Mbit/s) Kaapelimodeemi (down 0.5 Mbit/s 1.0 Mbit/s) ISDN (256 kbit/s) Datatien maksimikaistalla jopa 800 kbit/s) Modeemi (56 kbit/s) Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 11

12 3. Kodin palvelut: Kodin palvelut nykypäivänä Hälytystiedot mobiiliin päätelaitteeseen eri antureilta Murtoon viittaavat: ulko-ovet, pihaportti, ikkunoiden rikkoilmaisimet Muut ongelmatilanteista ilmoittavat: palo-/häkäilmoittimien hälytykset, vesivauriot ja kylmälaitteisiin tulleet viat Etävalvonta: Onhan kotona kaikki ok (tilatiedot)!? Laitteiden mobilisoitu operointi Useimmat haluavat Virta pois: silitysrauta, kiuas, liesi; ohjauksia: auton moottori- ja sisätilalämmitin, ulko-oven lukitus, ilmastoinnin ohjaus Halukkaita löytyy myös Ulko-oven avaus, huonelämpötilan säätö, enemmän päälle -ohjauksia (sauna, kotipihaan johtava portti...) Ulko-ovelle web-kamera Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 12

13 Mahdolliset kodin palvelut v Ulko-oven avaimelle kilpailijoita HST-kortti, sormenjälkitunniste, RF-tunniste Älykkyys kaikkialle talorakenteisiin Kosteusmittaus, lämpötila Mobiilit päätelaitteet ja tiedonsiirto kehittyvät entistä rikkaampaa tietoa päätelaitteeseen Energiatalous ihmisten liikkeiden ennakointi, ulkolämpötilassa tulevat muutokset huomioiden (sääennustus) Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 13

14 Kristallipallo kertoo: kodin palvelut v Järjestelmä tunnistaa käyttäjän automaattisesti Kameranäkö, äänitunnisteet Siivousrobotit (tiskaa, imuroi, pesee pyykit) Leipä tunnistaa olevansa vanhentunut ja ilmoittaa sen Ohjataan suoraan laitetta, ei esim. pistorasioita Rakennus tietää kaikkien esineiden sijainnin Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 14

15 4. Suunniteltu järjestelmä: Palvelut Palvelu \ Paketti nro: Hälytystietojen lähetys: ulko-ovet M M M M Hälytystietojen lähetys: ikkunat M M - - Hälytystietojen lähetys: palovaroittimet, kosteusilmaisimet M M M M Hälytysten kuittaus L L L L Ulko-oven lukon tilatieto ja ohjaus M,L M,L M,L M,L Huonelämpötilojen tilatieto ja ohjaus M,L M,L M,L M,L Ilmastoinnin tilatieto ja ohjaus M,L - M,L - Tiettyihin pistorasioihin tulevan virran katkaisu M,L M,L M,L M,L Lieteen tulevan virran katkaisu M,L M,L M,L M,L Saunan lämpötila ja kiukaaseen tulevan virran katkaisu M,L - M,L - Lisäpalvelu \ Paketti nro: 1 2 Auton moottorin ja sisätilanlämmittimen etäohjaus M,L M,L Energian ja veden kulutuksen säästöä ja seurantaa M,L M,L Indikointi postilaatikkoon tulleesta postista M,L - M=mobilisoitu ohjaus, L=lokaali ohjaus Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 15

16 Laitteisto Langallinen verkkoyhteys: Elisa Kotiportti ABB Home Server Sisältää: normaalin sähkökeskuksen, viestinvälitysyksikön, kotipalvelimen, LiNet-releitä ja LiNet- ja ethernet-liitynnät Kenttälaitteet (LiNet-releissä kiinni) Sähkölukolliset ulko-ovet Lämpötila-anturit Kosteus- ja palo- ja rikkoilmaisimet Läsnäolotunnistimet Ilmastointikone etäohjausmahdollisuudella Postilaatikkoon valokenno-tunnistin Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 16

17 Elisa Kotiportti ABB Home Server Ohjelmisto Microsoft Server -ohjelmisto LiNet-releiden ohjaus -ohjelmisto Käyttöliittymä-ohjelmisto VPN (Virtual Private Network) turvallisuutta internetin yli siirrettävään tietoon Radiolinjan Metropolis-palvelualusta mobilisoitujen yhteyksien hallinnointi, autentikointi ja reititys Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 17

18 Järjestelmän kaltaisia muita tutkimuksia ja projekteja TerveTaas enäpsä! (ABB:n aiempi järjestelmä) Tuusulan asuntomessuilla esillä Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 18

19 5. Yhteenveto Hyvää: poistaa epätietoisuutta, helpottaa elämistä Hyvää: helposti laajennettavissa LiNet-laitteita helppo lisätä nopeaa tiedonsiirtoa vaativia palveluita (web-kamera) WLAN- tai bluetooth-tukiasema Huonoa: kallis, osaajia vähän (LON, LiNet) Muuttaisin: LiNet-releet pois kotipalvelimesta ja kaikki solmut kentälle > persoonallisempi toteutus Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 19

20 Muuta Ohjaaja ja valvoja ovat pitäneet työn oikeassa kurssissa ja työkaverit ovat antaneet teknologia-asiantuntija-apua Elisa on teettänyt tutkimukset, joiden pohjalta olen määrittellyt suunniteltuun järjestelmän toteutettavat palvelut Järjestelmän käytännön toteutus ei ehtinyt aikatauluun, koska ABB Home Server lanseerataan vasta Kotkan asuntomessuilla Mahdollisia jatkotutkimusten aiheita: Älytalojen todellinen apu käytännön elämään Älytalon vaikutus asukkaisiin (elämänlaatu, sosiaalinen kanssakäyminen, turvallisuuden lisääntyminen, henkinen tasapaino) Älykodin kustannukset omistajalle: mitä palvelut loppujenlopuksi tulevat maksamaan ja mitä sillä saa (sijoitus vs. energian-/ajansäästö)? Arto Anttila: Mobilisoidusti operoitavat kodin palvelut 20