Internet of Things #5 - Course PDF

Internet of Things #5 Brunella Botte DATA MINING E IOT: CASI DI STUDIO  ESTRAZIONE DEI DATI NELL'IOT La raccolta e l'analisi dei dati che circolano nell'ambiente IoT è il vero punto di forza dell'IoT. A tal f...

Internet of Things #5 Brunella Botte DATA MINING E IOT: CASI DI STUDIO  ESTRAZIONE DEI DATI NELL'IOT La raccolta e l'analisi dei dati che circolano nell'ambiente IoT è il vero punto di forza dell'IoT. A tal fine, le applicazioni utilizzano tecniche di rilevamento di pattern e data-mining per estrarre conoscenze e prendere decisioni più intelligenti. Utilizzando questi dati, i ricercatori hanno avviato una ricerca pertinente ESEMPIO La rete intelligente di relazioni con i clienti utilizza solitamente i dati relativi alla traiettoria di movimento delle apparecchiature del cliente, i dati di funzionamento della piattaforma del cliente, le stazioni di base della rete del cliente e altri contenuti come dati sul comportamento del cliente. Yan, Y., Huang, C., Wang, Q. e Hu, B. (2020). Data mining del comportamento di scelta del cliente nell'internet delle cose all'interno della rete di relazioni. International Journal of Information Management, 50, 566-574.  ESTRAZIONE DEI DATI NELL'IOT RACCOMANDAZIONI ATTRAVERSO LE INFORMAZIONI GPS Dati Gps utilizzati per migliorare i percorsi dei taxi: ❖ Long et al. hanno raggiunto l'obiettivo di raccomandare al tassista la sequenza di passeggeri con i maggiori introiti attraverso l'analisi approfondita e il data mining delle traiettorie GPS dei taxi. ❖ Mariscal et al. hanno progettato e implementato un sistema di time awareness che può essere utilizzato per personalizzare il percorso di viaggio dei tassisti con il maggior beneficio per unità di tempo. Yan, Y., Huang, C., Wang, Q. e Hu, B. (2020). Data mining del comportamento di scelta del cliente nell'internet delle cose all'interno della rete di relazioni. International Journal of Information Management, 50, 566-574.  ESTRAZIONE DEI DATI NELL'IOT INFORMAZIONI GPS PER MIGLIORARE LA PUBBLICITÀ Dati Gps utilizzati per migliorare la pubblicità: ❖ Sulla base delle diverse piattaforme pubblicitarie, Purtova et al. hanno proposto un sistema di distribuzione della pubblicità adatto alle pagine web e alle applicazioni per telefoni cellulari, analizzando la posizione del cliente e le relative informazioni situazionali e sfruttando appieno la mobilità dei clienti nel sistema di commercio mobile. ❖ Kroeckel et al. hanno studiato e analizzato i dati di check-in dei clienti mobili per ottenere varie caratteristiche della rete sociale di localizzazione; sulla base di ciò, è stato progettato e implementato un algoritmo di raccomandazione basato sulla localizzazione. Yan, Y., Huang, C., Wang, Q. e Hu, B. (2020). Data mining del comportamento di scelta del cliente nell'internet delle cose all'interno della rete di relazioni. International Journal of Information Management, 50, 566-574. BIG DATA E IOT: SMART CITY  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI Il processo di trasformazione digitale ha coinvolto una varietà di attività socio- tecniche. Tra i campi di applicazione ci sono anche le smart city Gli attuali sistemi di gestione intelligente degli edifici incorporano una serie di sensori, attuatori e reti dedicate. I loro obiettivi sono l'osservazione delle condizioni di aree specifiche e l'applicazione di regole appropriate per preservare o migliorare il comfort e risparmiare energia. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E BIG DATA ANALYTICS PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI L'Internet degli oggetti (IoT), che è costituito Attualmente non si può da tutti i sensori collegati. parlare di edifici intelligenti senza menzionare due L'ambiente di archiviazione per i dati generati componenti inseparabili. da questi sensori. L'IoT è diventato l'elemento tecnologico chiave degli edifici intelligenti, qualsiasi costruzione moderna progettata per essere intelligente deve necessariamente integrare oggetti connessi. È quindi importante comprendere l'integrazione dell'IoT in questo tipo di costruzioni anche per fornire strumenti di gestione al fine di renderle il più possibile dinamiche e consentire un'esperienza il più possibile piacevole per i suoi occupanti. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI È impossibile rendere questi edifici intelligenti e dinamici senza analizzare i dati generati da questa massa di oggetti connessi. Il primo passo dell'analisi è la preparazione di un ecosistema Tuttavia, la memorizzazione e la adeguato: memorizzare, pulire e ricerca di dati massicci in tempo preparare i dati e scegliere il reale è un compito laborioso per gli metodo analitico più appropriato per edifici intelligenti. ogni tipo di agevolazione necessaria. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI Lo smart building è un elemento centrale per migliorare le città e le infrastrutture, ma soprattutto per migliorare il comfort dei residenti. Quando un edificio integra l'archiviazione massiva dei dati e l'analisi per facilitare e migliorare la gestione dell'energia, i dispositivi elettrici sulla rete che imparano le abitudini e si adattano ai comportamenti, viene considerato un sistema di edificio intelligente. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI In modo generico, un sistema intelligente nel contesto di un edificio intelligente è composto da tre livelli: Il livello infrastrutturale dei dati di ingresso: rappresenta tutte le 1 fonti di dati generate dagli oggetti collegati nell'edificio, come il consumo energetico, il livello di umidità, la temperatura interna ed esterna, il numero di attivazioni e disattivazioni di allarmi, ecc. Livello di infrastruttura del sistema: rappresenta il cuore del 2 sistema intelligente in quanto consente la raccolta, l'elaborazione, l'unione e l'archiviazione dei dati in un database NoSQL. Ciò consente di utilizzare questi dati per l'estrazione di conoscenze attraverso algoritmi di data mining, per l'apprendimento automatico attraverso algoritmi di intelligenza artificiale o semplicemente per offrire servizi di reporting. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI TECNOLOGIA E ARCHITETTURA Il livello dei servizi: rappresenta l'elenco dei servizi offerti 3 dal sistema agli amministratori degli edifici, ai residenti, ai fornitori di energia, ecc... Il cuore pulsante degli edifici intelligenti è l'insieme dei componenti tecnologici basati sull'IoT, che consentono il controllo e la generazione di dati per i servizi agli utenti. Il sistema di riscaldamento, ventilazione e condizionamento (HVAC) fornisce all'edificio intelligente un riscaldamento sufficiente, una ventilazione adeguata e un migliore sistema di condizionamento. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E BIG DATA ANALYTICS PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI TECNOLOGIA E ARCHITETTURA L'integrazione dell'IoT negli edifici intelligenti presenta due vantaggi. Misure in tempo reale Fornire informazioni contestuali Attività come l'illuminazione, il parcheggio dei veicoli, l'uso di elettrodomestici, l'autorizzazione all'accesso possono essere riconosciute utilizzando gli oggetti connessi. Tutti i dati raccolti possono essere gestiti da un server di database avanzato e all'interno di un quadro di gestione dei dati di grandi dimensioni per prevedere le tendenze. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI TECNOLOGIA E ARCHITETTURA Con l'utilizzo dell'IoT, esiste un enorme potenziale per compiere notevoli progressi verso la realizzazione di città intelligenti. Da un punto di vista tecnologico, l'IoT può essere realizzato attraverso l'allineamento di tre approcci principali, vale a dire: Approccio orientato Approccio orientato Visione orientata agli oggetti a Internet alla semantica. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E BIG DATA ANALYTICS PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI TECNOLOGIA E ARCHITETTURA Approccio orientato agli oggetti L’approccio orientato agli oggetti è un concetto in cui i diversi oggetti vengono identificati in modo univoco utilizzando il codice prodotto elettronico. Supporta il tracciamento di qualsiasi cosa tramite sensori. Questa visione si basa ulteriormente sui sensori e sulle loro capacità di soddisfare la visione orientata agli "oggetti".  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI TECNOLOGIA E ARCHITETTURA Approccio orientato a Internet Questa visione si concentra sulle esigenze del mercato di aumentare l'intelligenza degli oggetti connessi in rete. Questi oggetti intelligenti devono conoscere i protocolli di Internet, come l'IPv4, e devono essere caratterizzati di conseguenza. Le informazioni inviate da questi oggetti devono essere tradotte in un formato comune e unificato, che permetta di analizzarle in base a vari parametri e attributi per trarne informazioni utili.  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI TECNOLOGIA E ARCHITETTURA Visione orientata alla semantica L’approccio orientato alla semantica è guidata dal concetto che esiste un numero enorme di sensori presenti sul campo, che acquisiscono ed elaborano un'enorme quantità di dati e li trasmettono a una postazione centrale. Questo approccio viene utilizzato per elaborare in modo significativo la grande quantità di informazioni.  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI TECNOLOGIA E ARCHITETTURA L'architettura IoT è progettata per fornire a tutti gli oggetti In questo modo, capacità di identificazione, l'interconnessione faciliterebbe rilevamento, collegamento in una comprensione più completa rete ed elaborazione, in modo dei sistemi complessi; che possano scambiare e fornirebbe capacità decisionali condividere informazioni tra loro dinamiche sensibili al contesto e sviluppare servizi avanzati su e autonomia dell'intelligenza. Internet. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI TECNOLOGIA E ARCHITETTURA Le implicazioni dell'IoT sono duplici: Integrazione di capacità di rilevamento, memorizzazione, rete, 1 elaborazione e calcolo negli oggetti di uso quotidiano e loro implementazione online, anche se non sono stati inizialmente progettati con queste capacità. Integrazione di reti che includono gli oggetti sopra citati. Ciò li 2 renderebbe accessibili attraverso la rete. L'intelligenza ambientale fornita dall'IoT consente a ciascun oggetto di comprendere il proprio ambiente, di stabilire un'interazione significativa con le persone e di aiutarle a prendere decisioni. Sebbene i ricercatori debbano ancora affrontare sfide tecniche per sviluppare, applicare e infine far maturare l'IoT, si prevede che la tecnologia sarà applicabile a una varietà di settori, come la sanità, la produzione, la vendita al dettaglio, l'agricoltura, l'automazione industriale, ecc. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI TECNOLOGIA E ARCHITETTURA Livello della percezione L'architettura più utilizzata per l'IoT è quella a tre livelli. Livello della rete Livello dell’applicazione Il livello della percezione Il livello della rete è Il livello comprende i nodi di responsabile del trasporto dei dell’applicazione è il percezione e le reti di dati, che è il livello più livello superiore in cui percezione ed è importante dell'architettura, interagiscono gli responsabile del perché è la convergenza di utenti finali. Riceve i rilevamento e della vari dispositivi e dati trasmessi e li raccolta dei dati. dell'infrastruttura di consegna agli utenti comunicazione. per altri servizi. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E BIG DATA ANALYTICS PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI APPLICAZIONI E OPPORTUNITÀ L'utilizzo dell'IoT negli edifici intelligenti genererà diverse applicazioni Gestione delle strutture (Facilities Management) Nel ciclo di vita di un edificio, la fase operativa è quella che richiede più tempo. Pertanto, la gestione delle strutture è un obiettivo degli edifici intelligenti, che integra le attività organizzative per mantenere servizi efficaci ed efficienti. La gestione delle strutture (FM) richiede una manutenzione preventiva tempestiva e il rilevamento dei difetti delle attrezzature degli edifici per garantire le condizioni ottimali della struttura. Il FM tradizionale presenta In queste condizioni, l'IoT problemi di minore qualità dei fornisce un accesso adattivo e in dati, tempi di notifica più lunghi e tempo reale alle strutture ritardi nelle operazioni e nella dell'edificio per il personale manutenzione. interessato. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI APPLICAZIONI E OPPORTUNITÀ Ad esempio: Se si verifica una situazione di "temperatura fuori limite", viene generato un messaggio. La piattaforma è in grado di rilevare la posizione e l'eventuale presenza di un'apparecchiatura difettosa, in questo caso il sistema HVAC, e di avvisare l'operatore umano corrispondente tramite un dispositivo personale. Inoltre, un esempio di intervento correttivo suggerito sarà fornito al personale e all'inquilino per facilitare il processo di riparazione. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E BIG DATA ANALYTICS PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI APPLICAZIONI E OPPORTUNITÀ Gestione dell'energia L'efficienza energetica negli edifici è uno dei temi di ricerca più importanti ad oggi, dal momento che gli edifici rappresentano il 40% del consumo totale di energia nel mondo. Va inoltre considerato che per raggiungere questo obiettivo un edificio intelligente non deve compromettere il livello di servizio per gli utenti o gli occupanti dell'edificio, il che richiede una soluzione che dia soddisfazione a tutte le parti. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI APPLICAZIONI E OPPORTUNITÀ Gli edifici intelligenti richiedono una personalizzazione in base a requisiti specifici, il che richiede un certo livello di conoscenza del contesto. Ciò significa che lo stato dell'ambiente e degli occupanti gioca un ruolo cruciale nel funzionamento di un edificio intelligente. Ad esempio, il sistema HVAC deve essere regolato in base al numero di persone presenti nella stanza e il sistema di illuminazione deve monitorare l'intensità della luce all'esterno dell'edificio e regolare di conseguenza l'illuminazione interna. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI APPLICAZIONI E OPPORTUNITÀ L'IoT aiuta la smart grid a gestire il consumo di energia da una prospettiva macroeconomica per quanto riguarda l'efficienza energetica degli edifici. La smart grid è costituita da reti informatiche che lavorano con l'infrastruttura elettrica per gestire e monitorare il consumo di energia. Le reti elettriche tradizionali non sono in grado di soddisfare la crescente e fluttuante domanda di energia. La smart grid stabilisce una comunicazione bidirezionale tra il fornitore di energia elettrica e il cliente che consente il trasferimento di informazioni e di energia. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI APPLICAZIONI E OPPORTUNITÀ Tracciamento della posizione degli occupanti e delle risorse. La posizione interna è di grande valore per migliorare le prestazioni dell'edificio. Ad esempio: Gli occupanti che non hanno familiarità con l'edificio potrebbero avere accesso 1 alla navigazione verso la propria destinazione Le informazioni sull'occupazione acquisite dalle informazioni sulla 2 posizione potrebbero essere utilizzate per distribuire la risorsa in modo equilibrato. I gestori degli edifici possono trovare le attrezzature o le 3 strutture che richiedono manutenzione o riparazioni per aumentare la loro produttività sul lavoro. La localizzazione degli occupanti aiuterà a 4 comprendere i loro comportamenti e a prevedere eventi particolari all'interno degli edifici. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI APPLICAZIONI E OPPORTUNITÀ Comprendere il comportamento degli occupanti è complicato, mentre la capacità di localizzarli quando sono all'interno degli edifici è una sfida importante. È chiaro che le attuali tecnologie GPS non hanno l'accuratezza desiderata all'interno degli edifici e sono state progettate principalmente per la geo- referenziazione e i servizi basati sull'area. Una parte promettente dell'IoT è il miglioramento delle tecnologie di microlocalizzazione che consentono di localizzare qualsiasi entità con una precisione molto elevata, probabilmente fino a pochi centimetri. Cinque principali tecnologie di microlocalizzazione basate sull'IoT: Bluetooth a bassa energia (BLE) Beacon/iBeacon, Micro-localizzazione basata su UWBB (banda ultralarga) e sistemi di posizionamento wireless Mappatura del campo magnetico RFID Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E BIG DATA ANALYTICS PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI APPLICAZIONI E OPPORTUNITÀ Miglioramento del comfort interno. Come l'efficienza energetica, il comfort degli occupanti è un'altra delle principali preoccupazioni degli edifici intelligenti. Le persone trascorrono in media l'80% della loro vita negli edifici, quindi un ambiente interno sano e confortevole è importante per il benessere e la produttività degli occupanti. A livello avanzato, i futuri sistemi di smart building, come l'HVAC, integreranno sensori e attuatori, in modo che le impostazioni della temperatura si adattino alle preferenze e alle esigenze degli occupanti sulla base di informazioni storiche attraverso l'apprendimento empirico configurato automaticamente. La casa intelligente è in genere il primo tipo di edificio in cui è iniziata la ricerca sul comfort degli occupanti utilizzando un sistema IoT. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI BIG DATA ED EDIFICI INTELLIGENTI Nel contesto degli edifici intelligenti, un'enorme quantità di dati viene creata ogni secondo e raggiunge dimensioni critiche. A tal fine, sono state proposte diverse soluzioni per l'elaborazione di dati su larga scala. Se abbiamo bisogno di analizzare i dati in streaming, come nel caso dell'elaborazione dei dati dei sensori in un edificio intelligente, o se le applicazioni richiedono una successione di operazioni, probabilmente dovremo utilizzare un sistema come Spark. Questo è il caso della maggior parte degli algoritmi di apprendimento automatico, che richiedono diverse operazioni. Spark si adatta perfettamente a questo contesto. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science  IOT E ANALISI DEI BIG DATA PER GLI EDIFICI INTELLIGENTI BIG DATA ED EDIFICI INTELLIGENTI La scelta di utilizzare un algoritmo specifico piuttosto che un altro dipende da diversi parametri: la dimensione dell'insieme di dati, il numero di cluster, il tipo di insieme di dati, ecc. In generale, ad oggi, nel contesto degli smart building vengono utilizzati diversi metodi e algoritmi. Questi includono: metodi di apprendimento statistici e convenzionali, metodi basati su reti neurali, modellazione grafica probabilistica algoritmi di data mining La valutazione e le prestazioni di queste tecniche dipendono dallo scopo e dalla qualità dei dati. Daissaoui, A., Boulmakoul, A., Karim, L., & Lbath, A. (2020). IoT e big data analytics per gli edifici intelligenti: un'indagine. Procedia computer science L'INTERNET DI TUTTO: COME LE CASE INTELLIGENTI POSSONO ESSERE UNA MINACCIA PER LE NOSTRE VITE | DOCUMENTARIO ENDEVR