Smart Homes et WSNs. Frédéric Weis. IRISA ACES (Ambient Computing and Embedded Systems) Journées thématiques du département D2

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1 Smart Homes et WSNs Frédéric Weis IRISA ACES (Ambient Computing and Embedded Systems) Journées thématiques du département D2

2 7 Informatique diffuse + Smart Home } Couplage environnement numérique / environnement réel «Dispersion» dans l environnement d un ensemble de calculateurs Déclenchements implicites de services en direction de l utilisateur } Sensibilité au contexte Caractérisation et exploitation d un ensemble d informations en lien avec les environnements numériques et réels } Smart Home + informatique diffuse Les applications peuvent «reconnaître» le contexte humain pour délivrer des services Interactions automatiques avec les habitants August 24, Saint Petersburg

3 Les challenges } Comment rapprocher le contexte «physique» capturé dans l habitat du comportement humain? } Des activités complexes } Des activités routinières et des exceptions } Des interactions entre les utilisateurs } Comment améliorer l acceptation de ces nouveaux services? Faible instrumentation de l environnement Un contexte local et anonyme Peu d apprentissage et de programmation 3

4 Travaux en cours au sein de ACES } Etude d une architecture système capable de minimiser la consommation énergétique (chauffage, éclairage, appareil électrique) en préservant le confort des utilisateurs } Une approche multidisciplinaire } Informatique diffuse + ergonomie } Une question en suspens } Comment franchir le pas entre un modèle de l activité domestique (ergonome) et un modèle d identification de contexte (informatique)? } Mise en œuvre d une plate-forme d expérimentation s appuyant sur des technologies standards 4

5 Un modèle en 4 couches 4. Exploitation des informations contextelles 3. Modèle de contexte 2. «Morceau» de contexte (ex. «présence dans une pièce») 1.Données brutes (capteurs) Quelle infrastructure système / réseau pour «porter» ces quatre couches? 5

6 Un modèle en 4 couches 4. Exploitation des informations contextelles 3. Modèle de contexte 2. «Morceau» de contexte (ex. «présence dans une pièce») 1.Données brutes (capteurs) 6

7 Identification du contexte (1) } Context spaces } Représentation géométrique des situations au sein de l habitat } Entrée: Context Attributes } Présence, mouvement, statut d un équipement électrique } Context State = valeur à un instant donnée des Context Attributes } Sortie : Situation Spaces, occurrence d une situation calculée avec un certain niveau de confiance } Le téléphone sonne alors que les plaques électrique fonctionne dans une cuisine qui est vide présence Context Attributes (dimension) Statut du radiateur 7

8 Identification du contexte (2) Context Attribute Smartphone Micro-PC Détection d une situation dans l environnement et déclenchement d un service Context Attribute Moteur de Context Spaces Situation Space Context Attribute 8

9 Un modèle en 4 couches 4. Exploitation des informations contextelles 3. Modèle de contexte 2. «Morceau» de contexte (ex. «présence dans une pièce») 1.Données brutes (capteurs) 9

10 Diffusion des Context Attributes (1) Context Spaces 10

11 Diffusion des Context Attributes (2) Modèle énergétique Context Spaces Utilisation d objets augmentés 11

12 Diffusion des Context Attributes (3) Modèle énergétique + Présence Context Spaces Utilisation de capteurs 12

13 Diffusion des Context Attributes (4) } Les capteurs ne sont pas parfaits! } Limites de systèmes physiques à bas coûts } Combinaison de plusieurs données brutes pour obtenir des données abstraites de plus haut niveau = Context Attribute } Activité = sound sensor, motion sensor and CO 2 sensor } Algorithme de fusion de données, utilisé pour agréger des sources homogènes et hétérogènes 13

14 Diffusion des Context Attributes (5) 14

15 Diffusion des Context Attributes (6) Modèle énergétique Context Spaces Data fusion 15

16 Diffusion des Context Attributes (7) Modèle énergétique Context Spaces Data fusion Utilisation de nœuds de capteurs 16

17 Prototype microcontrôleur = nœud de capteurs Communication radio courte portée = bulle radio /6LowPAN Clé Context Attribute Plug computer Communication WiFi Bulle%radio% 6LowPAN% PlugComputer, +, Clé, , nœud%de% capteurs% 17

18 Scénario 1 Présence dans la cuisine Implèm ' OUI' NON/ OFF' OUI' ON' Etat des plaques de cuisson «$Suivi$de$cuisson$»$ Situa0on'Space' Moteur'de'' Context'Spaces' Etat$des$plaques$ de$cuisson$ Context'A)ribute' Présence dans le salon Context'' A)ribute' Présence$ dans$le$salon$ Fusion de données Context'A)ribute' Présence$ dans$la$cuisine$ Fusion de données Plaque'«'augmentée'»' Capteurs'dans' la'cuisine' Capteur'dans' le'salon' 18

19 Scénario 2 Moteur(de(( Context'Spaces' NON/ OFF( OUI( ON( Etat de la radio Présence dans la cuisine «"Ges&on"de"la"radio"»" Situa0on'Space' Etat$radio) Context'A)ribute' Présence" dans"la"cuisine" Context'A)ribute' Fusion de données 19 Radio augmentée Capteur(dans( la(cuisine(

20 Scénario 2 Moteur(de(( Context'Spaces' NON/ OFF( OUI( ON( Etat de la radio Présence dans la cuisine «"Ges&on"de"la"radio"»" Situa0on'Space' Etat$radio) Context'A)ribute' Présence" dans"la"cuisine" Context'A)ribute' Fusion de données 20 Radio augmentée Capteur(dans( la(cuisine(

21 Limites } Un contexte très local, centré sur des communications à «un saut» } Exploitation d un nombre limité de capteurs 21

22 Evolution de l architecture (1) 22

23 Evolution de l architecture (2) Puit de données + traitement Puit de données + traitement 23

24 Evolution de l architecture (2) Traitement du contexte Fusion de données 24

25 Evolution de l architecture (3) Puit de données + traitement Puit de données + traitement Puit de données + traitement Puit de données + traitement Puit de données + traitement Puit de données + traitement Puit de données + traitement 25

26 Problèmes ouverts } Exploitation des nœuds de capteurs au delà d un simple nœud de communication } Stockage des données et traitement dans les WSNs } Connexion de l architecture avec «l extérieur» } Récupération de signaux tarifaires } Envoi de données vers l opérateur } Vers une thématique Smart Grid? 26