originariamente pubblicato il 2-2-2018 e sottoposto a successive revisioni
Domotica come sinonimo di casa intelligente oppure, nell’accezione inglese, smart home o smart building. In realtà, il significato del termine viene dalla combinazione di due parole, una latina e l’altra greca: domus, ovvero casa, e ticos, che significa studio interdisciplinare.
La domotica, infatti, è una scienza in cui convergono diverse discipline e competenze di ingegneria, architettura, energetica, elettrotecnica, informatica, sicurezza e design. Oggi considerata una branca della Internet of Things e delle smart city nel composito di sistemi, impianti, apparecchiature e prodotti che fanno parte dello smart building bisogna fare un distinguo.
Che cos’è la domotica: il significato
La domotica è l’applicazione della tecnologia in una casa o in un edificio al fine di migliorarne l’abitabilità e permettere di risparmiare sui consumi. Grazie agli impianti domotici e all’IoT è infatti possibile automatizzare nelle abitazioni una serie di attività per la sicurezza della casa, per risparmiare tempo e ridurre costi e consumi.
Rendere una casa domotica significa ad esempio avere un impianto elettrico intelligente per regolare l’accensione delle luci e risparmiare energia, oppure un frigorifero intelligente che ordina la spesa per te quando finiscono cibi e bevande.
La domotica è costituita da un insieme di sistemi integrati ed avanzati, finalizzati a migliorare concretamente la qualità della vita e la sicurezza di persone, animali e cose attraverso un approccio olistico.
I vantaggi della domotica
Gli edifici intelligenti sono incentrati sulla massimizzazione di funzionalità, consumi, benefici, sicurezza ed ecosostenibilità. È in un’ottica estesa di servizio che la progettazione di una casa intelligente intende risolvere:
- molti aspetti costruttivi, legati alla progettazione e all’installazione di sistemi e dispositivi
- diversi parametri funzionali (pratici, tecnici e operativi) associati a a una riduzione dei consumi e dell’impatto ambientale
- una serie di attività di presidio che includono un controllo e una manutenzione più efficiente
Tipologie di impianti domotici
Dall’avvento della Internet of Things più avanzata, nella domotica rientrano anche tutta una serie di apparecchiature connesse e comunicanti che, grazie a una programmazione integrata ed avanzata, inaugurano tutta una serie di opportunità di servizio, ad esempio svolgendo funzioni:
- parzialmente autonome (secondo reazioni a parametri ambientali di natura fissa e prestabilita)
- programmate dall’utente (in base alle necessità)
- completamente autonome, grazie all’uso di meccanismi associati all’Intelligenza artificiale, al deep learning e al machine learning (capaci di autoapprendimento e quindi in continuo perfezionamento)
La casa intelligente permette di controllare l’accensione delle luci, i motori delle tapparelle elettriche, i condizionatori e radiatori esistenti, gli elettrodomestici, sia da casa che da fuori, consentendo di impostare la programmazione secondo la calendarizzazione preferita. Il sistema di controllo dei carichi energetici è in grado anche di disattivare in automatico delle utenze quando si superano delle soglie critiche. Non solo: grazie a un sistema di sensori e di allarmi, il sistema è impostato per avvertire l’utente di principi di incendio, fughe di gas, allagamenti, infrazioni e, in generale, anomalie, mandando un SMS a tutte le persone che condividono la piattaforma di gestione.
Come funziona la domotica?
Che si tratti di un singolo appartamento o di un intero edificio, la domotica è comunque un ambito estremamente complesso dal punto di vista tecnico e professionale. Progettare e costruire ambienti studiati per triangolare qualità della vita, salute e sicurezza significa progettare non solo prodotti connessi e comunicanti ma anche protocolli e interfacce standardizzate che permettano a questi prodotti di collegarsi a piattaforme di gestione sempre più convergenti e integrate.
Oggi rientrano nella domotica anche i cosiddetti tecno-gadget indoor e outdoor ovvero tutti quei prodotti che, tra creatività e innovazione, strizzano l’occhio al lato più geek dei consumatori. Dal vaso che, grazie a un sistema di sensori idroregolatori, capisce quando e come annaffiare le piante agli speaker domestici Wi-Fi che, oltre alla musica e alle trasmissioni radiofoniche, mettono in linea le chatbot associate agli elettrodomestici intelligenti (che possono parlarci anche senza avere un altoparlante incorporato). La domotica 4.0, infatti, può funzionare tramite comandi vocali.
Ecco una lista di prodotti e di ambiti applicativi della domotica
- lavatrici, forni e frigoriferi smart, robot da cucina
- sistemi di termoregolazione
- sistemi di illuminazione
- sistemi di videosorveglianza e gestione degli accessi (porte, finestre, tapparelle, cancelli e così via)
- sistemi audio/video (entertainment)
- soluzioni SOHO (Small Office Home Office)
- sistemi di irrigazione
- sistemi di assistenza e cura
Aree di automazione di una casa
Gli ambiti applicativi della domotica si applicano a diverse aree di automazione:
- gestione dell’ambiente: tutto ciò che riguarda la climatizzazione dell’ambiente, l’illuminazione, l’irrigazione (dei giardini), i sistemi di apertura degli ingressi;
- sicurezza: protezioni perimetrali, antifurto, antincendio, telesoccorso e teleassistenza;
- gestione delle apparecchiature: dai frigoriferi alle cucine e ai forni;
- comunicazioni: telefono, accesso ad internet, ect.
Installazione di un impianto domotico in casa
Il problema nell’accelerazione dei progetti associati alla domotica? Secondo i dati dell’Osservatorio Internet of Things sono gli installatori, competenti e preparati: oltre 7 italiani su 10 (74%), infatti, ha dovuto ricorrere all’aiuto di un professionista: in genere un elettricista competente sotto la guida del system integrator.
Le difficoltà, infatti, non sono solo a livello di collegamento di un interruttore ma di localizzazione dei touch point (risolvendo l’installazione dei touch screen e delle room control), il cablaggio delle apparecchiature e la programmazione a livello di distribuzione delle linee di segnale e di comando.
In un impianto di domotica, ad esempio, per la trasmissione delle informazioni e dei comandi si utilizza un cavo dedicato. Nella maggior parte dei casi si tratta di un bus a doppino schermato che deve essere tirato attraverso tutto l’impianto senza particolari regole di installazione.
Se è vero che non è sempre obbligatoria una tubazione separata per il cavo bus, è vero anche che sarebbe più funzionale realizzarne una dedicata.
Quando presente, è possibile utilizzare per il cavo bus la stessa tubazione usata per le utenze dati. In ogni caso, prima di iniziare la posa delle tubazioni va tenuto presente che alcuni sistemi bus necessitano di scatole da incasso particolari che vanno installate a priori.
Una cosa che l’installatore deve sapere è che i comandi associati alla domotica non svolgono direttamente la funzione di interruttore o comunque quelle legate all’attuazione del comando: questo significa che non serve portare i cavi di tensione all’interno delle cassette che ospiteranno pulsanti e tastierini.
Una volta che tutto è stato posizionato e cablato è il system integrator a occuparsi della messa in servizio dell’impianto.
Uno dei problemi legati all’installazione di un sistema domotico è che, soprattutto in ambito residenziale, difficilmente si riscontra una corretta nomenclatura dei cavi di servizio a tutte le utenze.
Quello che succede più spesso è che gli operatori si ritrovano a dover gestire sotto al quadro una matassa indistinta di cavi, il che allunga i tempi e la complessità del lavoro.
Quando il sistema domotico è progettato in modo nativo, il problema è il cantiere, dove i lavori sono portati avanti in modo asincrono. In questo caso il system integrator difficilmente riesce a testare l’insieme di tutti gli apparati: luci, tapparelle, condizionatori, videocamere, soluzioni di smart metering e via dicendo. Il consiglio degli esperti?
Utilizzare attuatori che dispongono di un pulsante a bordo per l’azionamento diretto dell’utenza.
Le soluzioni più diffuse di dispositivi domotici (smart home)
I dati relativi alla domotica di Amazon riportano oltre 12mila tecnogadget, seguiti dai 5mila accessori di Google e dai 200 di Apple (che al momento continua a perseguire un approccio chiuso rispetto al suo ecosistema iOs).
Le tecnologie di connessione più diffuse dai dispositivi smart home sono Bluetooth e Zigbee, ma si utilizzano anche Insteon, Konnex e Z-Wave.
Tra le soluzioni più note di domotica consumer ci sono:
1) Amazon Echo
Sul mercato dal 2014, in Italia dal 2018, ma salito recentemente alle cronache con il rilancio di Alexa, l’assistente personale a comando vocale al quale si connette. Alexa risponde al pronunciare del termine “Alexa”, che l’utente può modificare anche in “Amazon”, “Echo” o “Computer”. Alexa è in grado di interagire con la voce e può riprodurre musica, creare elenchi di cose da fare, impostare allarmi, streaming di podcast, riprodurre audiolibri e fornire informazioni meteorologiche, sul traffico e altre informazioni in tempo reale. Naturalmente, Alexa può anche controllare componenti di un sistema domotico, fungendo da hub.
2) Google Home
Smart speaker sviluppato da Google. Annunciato a maggio 2016 e messo sul mercato negli Stati Uniti a novembre 2016, è arrivato in Italia nel 2018. Combina hardware locale e software sul cloud attraverso Google Assistant.
Le funzioni di Google Home sono molto simili a quelle diAmazon Echo e consentono agli utenti di pronunciare comandi vocali per interagire con i servizi tramite l’assistente personale intelligente chiamato Google Assistant.
Vi sono un discreto numero di servizi disponibili, sia interni a Google che di terze parti, consentendo agli utenti di ascoltare musica, controllare la riproduzione di video o foto oppure ricevere aggiornamenti di notizie.
Anche i dispositivi Google Home dispongono di un supporto integrato per la domotica, consentendo di controllare elettrodomestici intelligenti con la voce. App disponibile su Google Play Store.
3) Apple HomeKit
HomeKit è un framework (un insieme di software e librerie di funzioni) sviluppato da Apple per permettere l’utilizzo dei dispositivi “smart”.
Basandosi su HomeKit, altri produttori sono in grado di progettare e realizzare dispositivi che possono comunicare iPhone/iPad per essere controllati, anche da remoto. Un ulteriore vantaggio di questa integrazione è quello di controllare ogni dispositivo tramite Siri oppure, utilizzando la voce o tramite dei semplici tap.
Ad esempio si può comandare a Siri di accendere le luci del salotto semplicemente pronunciando: “Hey, Siri accendi le luci del salotto”.
HomeKit si basa su una funzione definita come “Home Manager”, dove tutte le informazioni sui dispositivi smart installati nella propria applicazione, la loro disposizione e le loro caratteristiche, vengono automaticamente salvate e aggiornate in locale, nell’ iPhone o iPad. App disponibile su App Store.
Esempi di smart building e smart home
Un sistema domotico è concepito per abilitare una gestione coordinata ed evoluta, in loco o da remoto.
Si pensa spesso alla domotica come a un appartamento arredato di cose intelligenti e di meccanismi automatici che, in maniera invisibile, equalizzano temperatura, umidità e illuminazione, capendo anche se in una stanza sia o meno presente una persona per regolare il sistema di conseguenza.
Prima di pensare a chi abiterà nelle smart home, bisogna pensare ai principi costruttivi che caratterizzano un’abitazione intelligente.
Edilizia 4.0 e vantaggi dei sensori in fase di fabbricazione
Ad esempio, progettare un impianto idraulico o un impianto elettrico integrando nativamente una serie di sensori prima di concludere la muratura permetterà a qualsiasi tecnico, nel tempo e anche senza essere in possesso della mappa con lo schema originale, di poter localizzare immediatamente guasti e anomalie. Il che conterrà notevolmente i disagi legati a tutte le attività di manutenzione, regolare o straordinaria.
Cablaggio e networking
Verificare la qualità dei cablaggi e la distribuzione dei cosiddetti residential gateway prima di risolvere pavimentazioni, porte e soffittature renderà più pratica e scalabile la vita delle persone, giocando d’anticipo sui problemi di connettività e di banda. Dalla Internet of things alla Internet of Value, la Rete rimane il fulcro di uno sviluppo continuo, che porta valore con crescenti servizi che, in vario modo, passano dal Web.
La domotica è un mondo connesso ma la maggior parte dei prodotti è senza fili: tutti i componenti comunicano fra loro via radio. Le tecnologie wireless, dunque, sono una componente fondamentale di un sistema di domotica. Attenzione dunque alla presenza di materiali schermanti che possono alterare la qualità della connessione e quindi il funzionamento dei comandi. La casa intelligente è una casa dove ogni dispositivo compatibile e integrato è controllato e gestito mediante una centralina o un computer che comunicano con tutti i dispositivi compatibili presenti fra le mura domestiche.
È quindi sufficiente collegare l’impianto alla rete elettrica e connetterlo a un modem per avere sempre il pieno controllo della propria casa, anche a distanza. Se invece si progetta uno smart building, come nel caso di una grossa azienda o di un business center, è importante progettare da subito uno spazio adeguato a contenere la sala macchine, risolvendo non solo gli aspetti di networking ma anche quelli legati gestione della climatizzazione e della sicurezza.
Smart metering, nuovi servizi (e nuovi provider)
Sono sempre i sensori, collegati a piattaforme di controllo e di gestione che permettono di svolgere l’erogazione dei servizi in maniera più efficiente. È il caso dello smart metering associato ai contatori intelligenti con cui provider delle MultiUility misurano i nostri consumi di acqua, luce, gas e corrente, provvedendo in automatico a contabilizzare i costi e monitorare lo stato dei servizi.
Per chi installa sistemi di videosorveglianza intelligenti, invece, le assicurazioni sulla casa sono più basse. Addirittura sono le stesse compagnie assicurative e proporre sistemi e soluzioni ai propri clienti con offerte commisurate alle esigenze.
Casa domotica: cosa si può fare con una smart home?
Grazie alla domotica è possibile regolare temperatura, umidità o illuminazione, bilanciando il consumo energetico in base a un computo effettuato da un’applicazione preposta a segnalare i picchi non giustificati molto prima che scatti il contatore.
Possiamo controllare la nostra casa anche se siamo dall’altra parte del pianeta, annaffiare le nostre piante, chiudere o aprire porte o finestre, accendere o spegnere luci, sistemi di climatizzazione, sistemi audio/video o qualunque altro dispositivo reso connesso e comunicante grazie all’uso di una sensoristica avanzata e applicazioni intelligenti, oggi declinate sui nostri smartphone e tablet attraverso una semplice app.
Nel mondo degli elettrodomestici intelligenti i giganti tecnologici stanno investendo da anni nella domotica e nella IoT. Oggi è possibile dare un’occhiata al proprio frigo mentre si è al supermercato, avviare la lavatrice da remoto, programmare la cottura di un cibo mentre si è ancora in ufficio, climatizzare la casa delle vacanze in modo da renderla confortevole al nostro arrivo… In futuro, quando i prodotti del supermercato saranno tutti dotati di tag, sarà il frigo stesso a ordinare cosa manca incrociando lista della spesa ed e-commerce o ad avvertire cosa sta per scadere e va consumato per tempo.
Domotica assistenziale e Smart Health
Nell’ambito della sanità e della cura di pazienti, anziani e disabili la domotica permette di risolvere molte criticità legate al monitoraggio costante e alla somministrazione delle terapie. Qualche esempio di Smart Health?
- Letti sensorizzati e intelligenti permettono di tracciarne i movimenti in tempo reale del paziente, trasferendo le informazioni a un sistema preposto che, elabora i parametri vitali garantendo il presidio del paziente allettato.
- Apparecchiature medicali gestire da remoto che, attraverso un sistema di videocamere, permettono al personale sanitario di eseguire i trattamenti adeguati.
- Dispenser intelligenti che, a tempo, rilasciano pillole e medicinali nelle dosi e negli orari predisposti, registrando e mettendo a sistema le informazioni.
- Braccialetti intelligenti e smart badge permettono di seguire la deambulazione dei pazienti (ad esempio i bambini piccoli o i malati di Alzheimer), consentendo lo loro immediata geolocalizzazione nello spazio.
- Quando si fa sera, tramite una app è possibile gestire da remoto lo spegnimento di tutta l’illuminazione di servizio, attivando l’illuminazione notturna, chiudere le tapparelle delle camere, settare l’impianto di climatizzazione, avendo riscontro dell’attuazione eseguita.
La domotica e le case intelligenti in Italia
Secondo l’Osservatorio Internet Of Things della School of Management del Politecnico di Milano, il mercato dell’Internet of Things per la Smart home nel 2019 aveva movimentato 530 milioni di euro (+40% rispetto al 2018), trainata dal boom degli assistenti vocali. Un incremento che, secondo i ricercatori, sarebbe in linea con la crescita dei principali Paesi occidentali (anche se in termini assoluti i numeri sono ancora inferiori rispetto agli altri mercati europei). Quasi quattro italiani su 10 (38%) possiede almeno un oggetto smart in casa. Un altro tema è la tipologia di offerta: oggi i consumatori possono comprare soluzioni per la casa connessa potendo scegliere tra il canale distributivo tradizionale, l’e-commerce, ma anche tutto un canale di nuovi service provider che coprono già il 30% dei canali di vendita come assicurazioni, Telco e Utility.
Secondo i dati della società di ricerca GFK, nel periodo compreso tra gennaio e giugno 2018 le vendite di dispositivi per la casa intelligente in Italia sono aumentate del 5% (in numero di unità) e del 9% (per valore). Il trend è ancora più positivo (+25% a valore) se si escludono dal conteggio le Smart TV, che sono di gran lunga il prodotto connesso più venduto in questo momento. Cucine e frigoriferi registrano un +39%, domotica e sicurezza +27%, mentre per i piccoli elettrodomestici +8%. Tra i prodotti smart che hanno riscosso maggiore successo nei primi mesi del 2018 ci sono le lavatrici, gli Audio Home System (che comprendono anche gli Assistenti Locali), le lampadine LED e i sistemi di climatizzazione (termostati e aria condizionata).
La gestione della sicurezza domotica
Sempre secondo gli analisti del Politecnico, un’altra fetta di italiani interessati alla domotica (51%) si dichiara preoccupato in merito ai rischi legati alla privacy e ai cyber attacchi da parte di malintenzionati.
«Nonostante la forte crescita, sono ancora numerose le barriere su cui le aziende devono concentrare gli sforzi – ha spiegato Angela Tumino, Direttore dell’Osservatorio Internet of Things -. In particolare le difficoltà nell’installazione dei prodotti, la carenza di servizi che effettivamente consentano di creare valore e la scarsa riconoscibilità di molti dei brand che oggi presidiano il mercato. Privacy, Cyber Security e i nuovi algoritmi di Intelligenza Artificiale sono aspetti cruciali per lo sviluppo di soluzioni affidabili e attrattive sul mercato, puntando alla corretta gestione e valorizzazione dei dati che nel futuro saranno sempre più frequentemente messi a disposizione dagli oggetti connessi nelle nostre case».
Se è vero che gli oggetti connessi e comunicanti sono utili e interessanti ma è anche vero che, se non vengono presidiati, possono esporre le persone a nuove vulnerabilità. Il problema è un’adeguata cultura della sicurezza: le soluzioni per la domotica sono parte della IoT ovvero sistemi informatici e, come tali, devono essere periodicamente aggiornati.
A questo proposito i produttori affidabili per chiudere eventuali falle di sicurezza e correggere malfunzionamenti rilasciano costantemente le cosiddette patch, progettate per contrastare e gestire le evoluzioni dei virus e proteggere al meglio dispositivi, applicazioni e dati. Un attenzione particolare va prestata ai router, che sono la porta digitale della smart home. È importante tenere sotto controllo:
- le password non solo del wi-fi ma anche di quella che si è scelta come amministratore del sistema
- l’esecuzione del firmware, ovvero del cuore applicativo del sistema, che va portato alla versione più recente
La casa intelligente, interconnessa, monitorabile e gestibile da remoto è una casa che funziona appoggiandosi a strutture di rete attraverso cui viaggiano i dati e le informazioni che abilitano i servizi preposti. Un conto è un hacker che ha deciso di fare il burlone e di bloccare la cottura programmata di un pollo nel forno intelligente. Un altro è un cybercriminale che ha deciso di fare razzia di dati personali, immagini, video, audio e altre informazioni sensibili.
La storia della domotica nel mondo
È dalla seconda rivoluzione industriale che si sperimentano soluzioni automatizzate per una gestione più efficiente, pratica e comoda di riscaldamento &Co. È con la terza rivoluzione industriale che la domotica supera i nastri di partenza, complice uno sviluppo della sensoristica associata all’informatica. Il decollo della domotica, però, si deve alla quarta rivoluzione industriale: tecnologie mobile, cloud, Internet of Things, Big Data management e analitiche, Intelligenza Artificiale, cybersecurity, solo per citare le più note.
- 1800 – Gli esordi
La letteratura mette tra i progenitori della domotica William Penn Powers, un costruttore edile del Wisconsin che a metà del XIX secolo progettò un dispositivo provvisto di un liquido che rispondeva ai cambiamenti della temperatura per regolare l’apporto di energia di un sistema di riscaldamento. Trasferitosi a Chicago nel 1891 Penn Powers fondò, in seguito, Power Regulator Company, oggi evoluta nella più nota Siemens Building Technology. Automatizzare una funzionalità importante, che oggi è diventata una componente chiave di ogni abitazione, è stato il primo esempio di domotica industrializzata.
- 1900 – Le origini
Con la costruzione dei primi grattacieli i progettisti hanno iniziato a ragionare su nuovi livelli di automazione e standardizzazione. Al centro dello sviluppo sempre la termoregolazione. La cronistoria racconta che nel 1907 un grande hotel di Chicago adottò il primo impianto di aria condizionata automatico. Nel radar della gestione anche il controllo delle risorse elettriche, non solo in termini di consumi ma di presidio della continuità operativa (ascensori e illuminazione in primis).
Il vero e proprio concetto della building automation, invece, risale agli anni ’50, quando negli Stati Uniti vide la luce il primo dispositivo pratico di controllo multiplo degli edifici chiamato System 320, realizzato da un team di ingegneri energetici. Ai tempi era una vera innovazione: una serie di display a cristalli liquidi permettevano di visualizzare tutte le informazioni in tempo reale sul funzionamento degli impianti.
È però negli anni ’60 che si sono iniziate a vedere le prime soluzioni per la domotica, legate a soluzioni di tipo automatico ed elettromeccanico associate anche a piattaforme di gestione più avanzate. Nel 1966 fu Jim Sutherland, un ingegnere in collaborazione con la Westinghouse Corporation, a creare il primo dispositivo di automazione domestica chiamato Electronic Computing House Operator. Echo IV è stato il primo dispositivo ispirato all’idea della domotica: il problema, a quei tempi, erano le dimensioni dell’elaboratore che, come tutti i primi computer, aveva bisogno di molto spazio, 3kw (3000 watt) molta potenza e molte competenze tecniche. Se utilizzato correttamente, Echo IV era capace di svolgere alcuni (semplici) programmi educativi, generare suoni, controllare la TV, accendere e spegnere lo stereo e attivare o disattivare la sveglia, fare previsioni del tempo o annotare sul display CRT messaggi, tra cui la lista della spesa. Oggi sono funzioni che ci sembrano scontate ma ai tempi in cui i computer non erano una commodity sembrava quasi fantascienza.
Sarà invece nel 1970 che un gruppo di ingegneri scozzesi fonda Pico Electronics. È da questa società che origina lo standard X10, tra i protocolli più utilizzati oggi in domotica. Il principio di base? Utilizzare la linea elettrica per le trasmissioni.
Il primo tecno-gadget della casa intelligente vede la luce nel 1990, quando Simon Hackett e John Romkey realizzano il primo tostapane intelligente. In occasione di una convention, i due connettono un Sunbeam Deluxe Automatic Radiant Control a Internet (l’unico difetto era l’immissione a mano delle fette di pane, problema per altro risolto l’anno successivo con l’introduzione di un braccio meccanico che sollevava le fette di pane e le rilasciava all’interno del toaster).
- 2000 (e oltre)
Dall’inizio del secondo millennio la domotica, grazie all’evoluzione digitale, è cresciuta in maniera esponenziale. Le soluzioni che rendono le case più intelligenti hanno beneficiato delle tecnologie mobile, del cloud, della IoT, di Big Data e Analytics e AI.
