Gestione Efficiente di Eventi Complessi su Piattaforma IoT ThingWorx

Nella prima parte di questa tesi viene introdotto il concetto di Internet of Things. Vengono discussi gli elementi costituitivi fondamentali di tale tecnologia, le differenti architetture proposte nel corso degli anni e le sfide che devono ancora essere affrontate per vedere realizzato l’IoT. Questa prima parte si conclude inoltre con due esempi di applicazione dell’IoT. Questi due esempi, Smart City e Smart Healthcare, hanno l’obbiettivo di evidenziare quali sono i vantaggi ed i servizi che possono essere offerti all’utente finale una volta applicato l’IoT. Nel secondo capitolo invece, vengono presentate le funzionalità della piattaforma IoT ThingWorx, la quale mette a disposizione un ambiente di sviluppo per applicazioni IoT con l’obbiettivo di ridurre i tempi e quindi anche i costi di sviluppo delle stesse. Questa piattaforma cerca di ridurre al minimo la necessità di scrivere codice, utilizzando un sistema di sviluppo di tipo “Drag and Drop”. ThingWorx mette anche a disposizione degli SDK per facilitare la programmazione dei device, gestendo soprattutto la parte di comunicazione nodo – piattaforma. Questo argomento viene trattato ampiamente nella parte finale di questo capitolo dopo aver visto quali sono i concetti fondamentali di modellazione e rappresentazione dei dati sui quali si basa la piattaforma. Nel terzo e ultimo capitolo di questa tesi viene presentato innanzitutto il tutorial Android di ThingWorx. Svolgere e successivamente estendere il tutorial ha evidenziato alcune limitazioni del modello iniziale e questo ci ha portato a progettare e sviluppare il componente Aggregated & Complex Event Manager per la gestione di eventi complessi e che permette di sgravare parzialmente la piattaforma da tale compito. La tesi si conclude evidenziando, tramite dei test, alcune differenze fra la situazione iniziale nella quale il componente non viene utilizzato e la situazione finale, nella quale invece viene usato.

Framework Orchestration e Applicazioni Mobili/Wearable con GUI Adattative

in questo elaborato sono trattati i temi delle Adaptive User Interface e dell'Internet Of Things nei sistemi mobili. Il primo attraverso l'orchestrazione e la definizione di un'architettura framework in grado di fornire allo sviluppatore tutti gli strumenti di base per la realizzazione di interfacce grafiche capaci di esibire un comportamento adattativo a livello di singoli componenti. il secondo,invece, attraverso lo studio della tecnologia DQuid applicata ad un caso d'uso reale nel quale si prevedeva la connessione di un applicazione mobile iOS con un sistema per il parcheggio in garage di un'autovettura ed il monitoraggio delle informazioni relative.

Studio di Augmented World come Paradigma di Progettazione di Sistemi basati su Realtà Aumentata e Pervasive Computing - Verso la Definizione di un Modello

L’obiettivo della tesi è definire un modello che permetta di realizzare applicazioni che integrino diverse tecnologie come la realtà aumentata, pervasive computing e Internet of Things. In particolare si analizza la nozione di "augmentation" che indica un’estensione e un arricchimento delle funzionalità e delle informazioni che possono essere percepite dai sensi umani e che può essere ritrovata, in modo diverso, nelle tecnologie trattate. A tal proposito, si introduce l’idea di augmented world, il cui scopo è quello di realizzare un livello aumentato collegato ad un livello fisico, attraverso il quale permettere l’interazione tra elementi virtuali ed elementi fisici. In seguito, tramite un'analisi tassonomica si vogliono individuare le caratteristiche ed i requisiti fondanti degli ambiti applicativi trattati per poter definire un modello che possa essere utilizzato come riferimento per le diverse tipologie di applicazioni. Infine il modello proposto è stato applicato a diversi casi di studio che spaziano tra i principali contesti applicativi in cui vengono utilizzate le tecnologie illustrate. La modellazione è fatta prescindendo da alcuni aspetti relativi alla comunicazione o alla sincronizzazione tra livello reale e livello aumentato, in quanto l’obiettivo è esporre una prima validazione del modello che permetta di riscontrarne l’adeguatezza ed eventuali limiti per una futura raffinazione.

Servizi di Discovery in IoT: una Soluzione MQTT-based per Gateway Kura

Grazie alla costante evoluzione tecnologica, negli ultimi anni sempre più oggetti di vita quotidiana stanno accedendo ad Internet. Il proliferare dei dispositivi “smart” ha dato il via ad una nuova rivoluzione tecnologica: quella di Internet of Things (IoT), che sta portando nelle mani degli utenti un elevatissimo numero di informazioni in grado di offrire notevoli benefici alla vita di ogni giorno. Per poter accedere ai dati messi a disposizione risulterà necessario realizzare un servizio in grado di consentire la scoperta, l’accesso e l’interazione con i nodi della rete che si occuperanno della gestione delle informazioni. In letteratura sono già disponibili alcuni di questi meccanismi, ma essi presentano dei difetti che verrebbero ancor più accentuati dalle ridotte capacità computazionali dei terminali IoT. In questo progetto di tesi verrà presentato un servizio di discovery per gateway IoT Kura-based, pensato, grazie all’utilizzo del protocollo di messaggistica MQTT, per operare con terminali dalle performance limitate ed in situazioni di scarsa connettività. Il servizio realizzato prevede che degli smartphone Android richiedano a tutti i gateway in una determinata località i parametri per entrare nel loro network. La richiesta verrà inviata mediante un messaggio MQTT pubblicato in un topic location-specific su un broker remoto. I gateway che riceveranno il messaggio, se interessati alle caratteristiche del client, gli risponderanno comunicando i dati di accesso al network in modo che il dispositivo possa auto-configurarsi per accedervi. Ad accesso avvenuto client e gateway comunicheranno in modo diretto attraverso un broker locale. In fase di testing si valuteranno le performance del servizio analizzando i tempi di risposta e l’utilizzo di risorse lato gateway, e l’assorbimento di potenza lato client.

Progettazione ed Implementazione di un sistema di localizzazione di oggetti tramite Beacon

In questo elaborato viene descritto il funzionamento dei Beacon. Essi rappresentano un congegno che sfrutta la tecnologia Bluetooth 4.0, la quale, rispetto alle precedenti, si differenzia per alcune innovazioni apportate. Il loro utilizzo originario era rivolto al mondo del Mobile Advertising, ovvero l’invio di messaggi ad hoc agli utenti, sulla base di studi mirati a personalizzare un contenuto. Con lo scorrere del tempo invece si sono cercate nuove modalità d'uso in relazione al mondo da cui derivano: L'”Internet of Things” (IoT). Questa espressione descrive l'intento di dare vita agli oggetti. L'obiettivo di fondo è stato quello di delineare uno dei possibili casi d'uso. Nel concreto il sistema si prefigge, sfruttando l’interazione tra gli utenti, di monitorare la posizione in ambienti indoor di oggetti, usando il segnale RSSI dei Beacon ai quali sono associati, fornire l’aggiornamento dell’indirizzo in cui sono situati, visualizzabile sulle mappe Google con cui l’app è collegata, notificare ai proprietari gli eventuali ritrovamenti di uno di essi, rintracciare i dispositivi altrui. Prima di ciò, si è svolta un'analisi inerente le prestazioni che i Beacon sono in grado di offrire, in condizioni normali, prestando attenzione ad alcuni parametri come: frequenza di trasmissione (l’intervallo entro il quale vengono emessi segnali), il periodo di scansione (l’effettivo periodo di attività), più un’altra serie di risultati acquisiti durante l'esecuzione di alcuni esperimenti.

Sviluppo di un sistema informatico per il controllo remoto di un osservatorio astronomico

L'obiettivo di questo elaborato è quello di indicare una via verso una nuova modalità di utilizzo degli osservatori astronomici disseminati lungo la penisola italiana. Utilizzando le tecnologie disponibili e integrandole fra loro il sistema che si andrà a progettare permetterà di controllare da remoto un osservatorio astronomico. Questa nuova modalità di interazione con strumenti scientifici quali i telescopi potrà rendere possibile nuove modalità di divulgazione astronomica, sia in ambito educativo fornendo nuovi strumenti alle scuole che in ambito culturale potendo avvicinare tutti i curiosi all'osservazione dei corpi celesti che circondano il pianeta Terra. Utilizzare la tecnologia per avvicinare le persone alla scienza è una grande sfida per il futuro: le nuove scoperte e le nuove invenzioni non sono ormai piu frutto di singole menti brillanti ma frutto di collaborazioni e figlie della "sapienza collettiva" che Internet sta fortificando e rendendo sempre piu fruibile.

Methodik zur Bewertung von Effizienzgewinnen durch erhöhte Flexibilität selbstorganisierter Systeme in der Intralogistik

Der steigenden Dynamik und Komplexität von Materialflusssystemen kann durch die Einführung selbstorganisierter Systeme – dem Internet der Dinge in der Intralogistik – begegnet werden. Diese versprechen insbesondere durch eine erhöhte Flexibilität deutliche Effizienzgewinne über den Lebenszyklus. Der vorliegende Artikel schlägt eine Methodik zur Bewertung der erhöhten Flexibilität vor, illustriert diese anhand eines einfachen Beispiels und zeigt weiteren Forschungsbedarf auf. Die vorgeschlagene Methodik beruht auf einer Betrachtung der durch Flexibilität beeinflussten Auszahlungen im Lebenszyklus mit Hilfe einer dynamischen Optimierung.

Wearable Computing und RFID in Produktion und Logistik – Ansätze zur bereichsübergreifenden Nutzung digitaler Informationen

Die voranschreitende Entwicklung von Konzepten und Systemen zur Nutzung digitaler Informationen im industriellen Umfeld eröffnet verschiedenste Möglichkeiten zur Optimierung der Informationsverarbeitung und damit der Prozesseffektivität und -effizienz. Werden die relevanten Daten zu Produkten oder Prozessen jedoch lediglich in digitaler Form zur Verfügung gestellt, fällt ein Eingriff des Menschen in die virtuelle Welt immer schwerer. Auf Grundlage dessen wird am Beispiel der RFIDTechnologie dargestellt, inwiefern digitale Informationen durch die Verwendung von in den Arbeitsablauf integrierten Systemen für den Menschen nutzbar werden. Durch die Entwicklung eines Systems zur papierlosen Produktion und Logistik werden exemplarisch Einsatzszenarien zur Unterstützung des Mitarbeiters in Montageprozessen sowie zur Vermeidung von Fehlern in der Kommissionierung aufgezeigt. Dazu findet neben einer am Kopf getragenen Datenbrille zur Visualisierung der Informationen ein mobiles RFID-Lesegerät Anwendung, mit Hilfe dessen die digitalen Transponderdaten ohne zusätzlichen Aufwand für den Anwender genutzt werden können.

Entwicklung von energieautarken, intelligenten Ladehilfsmitteln am Beispiel des inBin

Das autonome, intelligente Ladehilfsmittel verkörpert die Idee des Internets der Dinge in der Intralogistik in Reinform. Am Beispiel des inBin wird das Energy-Harvesting in der Intralogistik betrachtet und gezeigt, dass ein Behälter mit komplexen logistischen Funktionen unter realistischer Umgebungsbeleuchtung durch Solarzellen betrieben werden kann.

Zellulare Transportfahrzeuge für flexible und wandelbare Intralogistiksysteme

Aufgrund stetig wechselnder Leistungsanforderungen volatiler Märkte ist die Flexibilisierung des in-nerbetrieblichen Materialflusses eine Notwendigkeit. Klassische Fördermittel, wie zentral gesteuerte Stetig-fördertechniksysteme, stoßen dabei an ihre Grenzen. Auch die planerische Auslegung von starren Material-flusssystemen ist damit vor eine nicht lösbare Aufgabe gestellt. Zellulare Intralogistiksysteme sind die heutigen Antworten auf diese Anforderungen. Die Zellularen Transportfahrzeuge „Multishuttle Move“ sollen Stetigfördersysteme und manuelle Transporte dort ablösen, wo ein hohes Maß an Flexibilität und Wandelbarkeit gefragt ist, die Planungssicherheit nicht gewährleistet ist oder aufgrund mangelnder Flexibilität nicht automatisiert werden kann. In diesem Beitrag werden diese Systeme vorgestellt und deren Eigenschaften aufgezeigt.

Aus der Krise lernen – Wirtschaftlichkeit durch Flexibilität und Wandlungsfähigkeit sichern

Flexible und wandelbare Fabrikstrukturen sind von hoher Bedeutung, wenn Produktionsstätten in einem turbulenten Umfeld langfristig wettbewerbsfähig bleiben sollen; darin sind sich Forschung und Praxis einig. Während der jüngsten weltweiten Wirtschaftskrise wurden Experten aus dem Airline-Catering-Umfeld befragt, wie Betriebe dieser Branche auf starke Veränderungen vorbereitet sind. Vorgespräche und Analysen des Autors legten die Vermutung nahe, dass diese Dienstleistungsbranche besonderen Flexibilitätsanforderungen unterliegt. Im Rahmen einer detaillierten Studie, deren Erkenntnisse in einer Dissertation zusammengefasst werden, sind Interviews mit Experten geführt worden. Aus den Ergebnissen der Interviews wurden Schlussfolgerungen auf erforderliche, flexible Materialflusstechniklösungen, im Speziellen Elektrohängebahnen (EHB), und bauliche Anpassungen nach dem „Konzept Internet der Dinge“ gezogen. Szenarioanalysen zu Wirtschaftlichkeits- und Risikoaspekten durchleuchteten die generierten Ansätze. Anschließend an die quantitative Analyse wurden die Ansätze ebenfalls durch eine qualitative Bewertung herkömmlichen Lösungen gegenübergestellt. Die aufgebaute Bewertungsmethode ist sowohl geeignet, um in zukünftigen Projekten die Entscheidung für oder gegen eine wandelbare Ausführung zu treffen, als auch andere Branchen auf die grundsätzliche Sinnhaftigkeit des Einsatzes wandelbarer Materialflusstechnik zu überprüfen.

(Lifelong) learning in your pocket?

Der Beitrag fokussiert die Entwicklung, den Einsatz und die Nutzung von innovativen Technologien zur Unterstützung von Bildungsszenarien in Schule, Hochschule und Weiterbildung. Ausgehend von den verschiedenen Phasen des Corporate Learning, Social Learning, Mobile Learning und Intelligent Learning wird in einem ersten Abschnitt das Nutzungsverhalten von Technologien durch Kinder, Jugendliche und (junge) Erwachsene in Schule, Studium und Lehre betrachtet. Es folgt die Darstellung technologischer Entwicklungen auf Basis des Technology Life Cycle und die Konsequenzen von unterschiedlichen Entwicklungszuständen und Reifegraden von Technologien wie Content Learning Management, sozialen Netzwerken, mobilen Endgeräten, multidimensionalen und -modalen Räumen bis hin zu Anwendungen augmentierter Realität und des Internets der Dinge, Dienste und Daten für den Einsatz und die Nutzung in Bildungsszenarien. Nach der Darstellung von Anforderungen an digitale Technologien hinsichtlich Inhalte, Didaktik und Methodik wie etwa hinsichtlich der Erstellung von Inhalten, deren Wiederverwendung, Digitalisierung und Auffindbarkeit sowie Standards werden methodische Hinweise zur Nutzung digitaler Technologien zur Interaktion von Lernenden, von Lehrenden, sozialer Interaktion, kollaborativem Autorieren, Kommentierung, Evaluation und Begutachtung gegeben. Abschließend werden - differenziert für Schule und Hochschule - Erkenntnisse zu Rahmenbedingungen, Einflussgrößen, hemmenden und fördernden Faktoren sowie Herausförderungen bei der Einführung und nachhaltigen Implementation digitaler Technologien im schulischen Unterricht, in Lehre, Studium und Weiterbildung im Überblick zusammengefasst.

Linked services for M2M communication with Enterprise IT systems

Linking the physical world to the Internet, also known as the Internet of Things, has increased available information and services in everyday life and in the Enterprise world. In Enterprise IT an increasing number of communication is done between IT backend systems and small IoT devices, for example sensor networks or RFID readers. This introduces some challenges in terms of complexity and integration. We are working on the integration of IoT devices into Enterprise IT by leveraging SOA techniques and Semantic Web technologies. We present a SOA based integration platform for connecting WSNs and large enterprise business processes. For ensuring interoperability our platform is based on Linked Services. These are thoroughly described, machine-readable, machine-reasonable service descriptions.

A Link Quality and Geographical-aware Routing Protocol for Video Transmission in Mobile IoT

Wireless mobile sensor networks are enlarging the Internet of Things (IoT) portfolio with a huge number of multimedia services for smart cities. Safety and environmental monitoring multimedia applications will be part of the Smart IoT systems, which aim to reduce emergency response time, while also predicting hazardous events. In these mobile and dynamic (possible disaster) scenarios, opportunistic routing allows routing decisions in a completely distributed manner, by using a hop- by-hop route decision based on protocol-specific characteristics, and a predefined end-to-end path is not a reliable solution. This enables the transmission of video flows of a monitored area/object with Quality of Experience (QoE) support to users, headquarters or IoT platforms. However, existing approaches rely on a single metric to make the candidate selection rule, including link quality or geographic information, which causes a high packet loss rate, and reduces the video perception from the human standpoint. This article proposes a cross-layer Link quality and Geographical-aware Opportunistic routing protocol (LinGO), which is designed for video dissemination in mobile multimedia IoT environments. LinGO improves routing decisions using multiple metrics, including link quality, geographic loca- tion, and energy. The simulation results show the benefits of LinGO compared with well-known routing solutions for video transmission with QoE support in mobile scenarios.

Prometheus Framework for Fuzzy Information Retrieval in Semantic Spaces

This paper introduces a novel vision for further enhanced Internet of Things services. Based on a variety of data (such as location data, ontology-backed search queries, in- and outdoor conditions) the Prometheus framework is intended to support users with helpful recommendations and information preceding a search for context-aware data. Adapted from artificial intelligence concepts, Prometheus proposes user-readjusted answers on umpteen conditions. A number of potential Prometheus framework applications are illustrated. Added value and possible future studies are discussed in the conclusion.