WAIS seminar: Research Discussion: Lab of Things? What Things?

Wednesday 19th March 2014 Speaker(s): Kirk Martinez, Dr Jonathon S Hare and Dr Enrico Costanza Organiser: Dr Tim Chown Time: 19/03/2014 11:00-11:50 Location: B32/3077 File size: 676 Mb Abstract The new WAIS seminar series features classic seminars, research discussions, tutorial-style presentations, and research debates. This seminar takes the form of a research discussion which will focus on the Internet of Things (IoT) research being undertaken in WAIS and other research groups in ECS. IoT is a significant emerging research area, with funding for research available from many channels including new H2020 programmes and the TSB. We have seen examples of IoT devices being built in WAIS and other ECS groups, e.g. in sensor networking, energy monitoring via Zigbee devices, and of course Erica the Rhino (a Big Thing!). The goal of the session is to briefly present such examples of existing Things in our lab with the intent of seeding discussion on open research questions, and therefore future work we could do towards new Things being deployed for experimentation in Building 32 or its environs. The session will discuss what 'things' we have, how they work, what new 'things' might we want to create and deploy, what components we might need to enable this, and how we might interact with these objects.

The Open Web of Things as a means to unlock the potential of the IoT

Abstract: There is a lot of hype around the Internet of Things along with talk about 100 billion devices within 10 years time. The promise of innovative new services and efficiency savings is fueling interest in a wide range of potential applications across many sectors including smart homes, healthcare, smart grids, smart cities, retail, and smart industry. However, the current reality is one of fragmentation and data silos. W3C is seeking to fix that by exposing IoT platforms through the Web with shared semantics and data formats as the basis for interoperability. This talk will address the abstractions needed to move from a Web of pages to a Web of things, and introduce the work that is being done on standards and on open source projects for a new breed of Web servers on microcontrollers to cloud based server farms. Speaker Biography -Dave Raggett : Dave has been involved at the heart of web standards since 1992, and part of the W3C Team since 1995. As well as working on standards, he likes to dabble with software, and more recently with IoT hardware. He has participated in a wide range of European research projects on behalf of W3C/ERCIM. He currently focuses on Web payments, and realising the potential for the Web of Things as an evolution from the Web of pages. Dave has a doctorate from the University of Oxford. He is a visiting professor at the University of the West of England, and lives in the UK in a small town near to Bath.

Progetto e valutazione di una piattaforma sperimentale di Internet of Energy per veicoli elettrici

This dissertation deals with the development of a project concerning a demonstration in the scope of the Supply Chain 6 of the Internet of Energy (IoE) project: the Remote Monitoring Emulator, which bears my personal contribution in several sections. IoE is a project of international relevance, that means to establish an interoperability standard as regards the electric power production and utilization infrastructure, using Smart Space platforms. The future perspectives of IoE have to do with a platform for electrical power trade-of, the Smart Grid, whose energy is produced by decentralized renewable sources and whose services are exploited primarily according to the Internet of Things philosophy. The main consumers of this kind of smart technology will be Smart Houses (that is to say, buildings controlled by an autonomous system for electrical energy management that is interoperable with the Smart Grid) and Electric Mobility, that is a smart and automated management regarding movement and, overall, recharging of electrical vehicles. It is precisely in the latter case study that the project Remote Monitoring Emulator takes place. It consists in the development of a simulated platform for the management of an electrical vehicle recharging in a city. My personal contribution to this project lies in development and modeling of the simulation platform, of its counterpart in a mobile application and implementation of a city service prototype. This platform shall, ultimately, make up a demonstrator system exploiting the same device which a real user, inside his vehicle, would use. The main requirements that this platform shall satisfy will be interoperability, expandability and relevance to standards, as it needs to communicate with other development groups and to effectively respond to internal changes that can affect IoE.

How the web of things challenges requirements engineering

As a subset of the Internet of Things (IoT), the Web of Things (WoT) shares many characteristics with wireless sensor and actuator networks (WSANs) and ubiquitous computing systems (Ubicomp). Yet to a far greater degree than the IoT, WSANs or Ubicomp, the WoT will integrate physical and information objects, necessitating a means to model and reason about a range of context types that have hitherto received little or no attention from the RE community. RE practice is only now developing the means to support WSANs and Ubicomp system development, including faltering first steps in the representation of context. We argue that these techniques will need to be developed further, with a particular focus on rich context types, if RE is to support WoT application development. © 2012 Springer-Verlag.

Detección de rutinas : internet of people. Prueba de concepto

El principal objetivo de Internet of Things (IoT) es integrar las tecnologías informáticas en el quehacer cotidiano de las personas, facilitando su interacción con un entorno de dispositivos interconectados, pero el estado actual del arte hace que dicha interacción esté aún lejos de resultar trivial, precisando de continua intervención del usuario. Como alternativa a esta situación, iniciativas emergentes como la de Internet of People (IoP) pretenden integrar de forma más efectiva el IoT en la vida de las personas. En línea con este propósito, el modelo People as a Service (PeaaS) facilita estas tareas por medio del uso del teléfono móvil como interfaz del usuario con el IoT y haciendo uso del contexto del usuario del mismo. PeaaS permite elaborar un perfil sociológico del usuario, que puede ser explotado por el mismo y servido a terceros de forma segura y controlada. En este trabajo presentamos una aplicación móvil para la supervisión de personas afectadas de alzhéimer mediante el aprendizaje y monitorización de sus rutinas como prueba de concepto del modelo PeaaS, teniendo como resultado una funcionalidad que va mucho más allá de la ofrecida por otros productos similares en este campo, y una tecnología que es base para infinidad de aplicaciones que provoquen el avance hacia IoP.

Applicazioni di tecnologie IoT e wearable alla domotica: un caso di studio

Oggigiorno milioni di persone fanno uso di Internet per gli utilizzi più disparati: dalla ricerca di informazioni sul Web al gioco online; dall'invio e ricezione di email all'uso di applicazioni social e tante altre attività. Mentre milioni di dispositivi ci offrono queste possibilità, un grande passo in avanti sta avvenendo in relazione all'uso di Internet come una piattaforma globale che permetta a oggetti di tutti i giorni di coordinarsi e comunicare tra di loro. È in quest'ottica che nasce Internet of Things, l'Internet delle cose, dove un piccolo oggetto come un braccialetto può avere un grande impatto nel campo medico per il monitoraggio da remoto di parametri vitali o per la localizzazione di pazienti e personale e l'effettuazione di diagnosi da remoto; dove un semplice sensore ad infrarosso può allertarci a distanza di una presenza non autorizzata all'interno della nostra abitazione; dove un'autovettura è in grado di leggere i dati dai sensori distribuiti sulla strada. Questa tesi vuole ripercorrere gli aspetti fondamentali di Internet of Things, dai sistemi embedded fino alla loro applicazione nella vita odierna, illustrando infine un progetto che mostra come alcune tecnologie IoT e wearable possano integrarsi nella domotica, come per esempio l'utilizzo di uno smartwatch, come Apple Watch, per il controllo dell'abitazione.

Un framework per applicazioni di monitoraggio e domotica basato su tecnologie android e arduino

Questa tesi tratta dello sviluppo di un progetto chiamato Faxa e di una sua concreta applicazione nell’ambito della domotica (CasaDomotica). Faxa è un framework per la comunicazione via wireless tra dispositivi che supportano il sistema operativo Android e dispositivi Arduino Ethernet, comunicazione che avviene localmente attraverso il wi-fi. Il progetto si inserisce nel panorama più ampio chiamato “Internet of Things”, ovvero internet delle cose, dove ogni oggetto di uso domestico è collegato ad Internet e può essere quindi manipolato attraverso la rete in modo da realizzare una vera e propria “smart house”; perchè ciò si attui occorre sviluppare applicazioni semplici e alla portata di tutti. Il mio contributo comincia con la realizzazione del framework Faxa, così da fornire un supporto semplice e veloce per comporre programmi per Arduino e Android, sfruttando metodi ad alto livello. Il framework è sviluppato su due fronti: sul lato Android è composto sia da funzioni di alto livello, necessarie ad inviare ordini e messaggi all'Arduino, sia da un demone per Android; sul lato Arduino è composto dalla libreria, per inviare e ricevere messaggi. Per Arduino: sfruttando le librerie Faxa ho redatto un programma chiamato “BroadcastPin”. Questo programma invia costantemente sulla rete i dati dei sensori e controlla se ci sono ordini in ricezione. Il demone chiamato “GetItNow” è una applicazione che lavora costantemente in background. Il suo compito è memorizzare tutti i dati contenuti nei file xml inviati da Arduino. Tali dati corrispondono ai valori dei sensori connessi al dispositivo. I dati sono salvati in un database pubblico, potenzialmente accessibili a tutte le applicazioni presenti sul dispositivo mobile. Sul framework Faxa e grazie al demone “GetItNow” ho implementato “CasaDomotica”, un programma dimostrativo pensato per Android in grado di interoperare con apparecchi elettrici collegati ad un Arduino Ethernet, impiegando un’interfaccia video semplice e veloce. L’utente gestisce l’interfaccia per mezzo di parole chiave, a scelta comandi vocali o digitali, e con essa può accendere e spegnere luci, regolare ventilatori, attuare la rilevazione di temperatura e luminosità degli ambienti o quanto altro sia necessario. Il tutto semplicemente connettendo gli apparecchi all’Arduino e adattando il dispositivo mobile con pochi passi a comunicare con gli elettrodomestici.

Raspberry Pi-pohjainen dataloggeri

Dataloggerit ovat tärkeitä mittaustekniikassa käytettäviä mittalaitteita, joiden tarkoituksena on kerätä talteen mittausdataa pitkiltä aikaväleiltä. Dataloggereita voidaan käyttää esimerkiksi teollista prosessia osana olevien toimilaitteiden tai kotitalouden energiajärjestelmän seurannassa. Teollisen luokan dataloggerit ovat yleensä hinnaltaan satojen tai tuhansien eurojen luokkaa. Työssä pyrittiin löytämään teollisen luokan laitteille halpa ja helppokäyttöinen vaihtoehto, joka on kuitenkin riittävän tehokas ja toimiva. Työssä suunniteltiin ja toteutettiin dataloggeri Raspberry Pi-alustalle ja testattiin sitä oikeaa teollista ympäristöä vastaavissa olosuhteissa. Kirjallisuudesta ja internet artikkeleista etsittiin samankaltaisia laite- ja ohjelmistoratkaisuja ja niitä käytettiin dataloggausjärjestelmän pohjana. Raspberry Pi-alustalle koodattiin yksinkertainen Python-kielinen data-loggausohjelma, joka käyttää Modbus-tiedonsiirtoprotokollaa. Testien perusteella voidaan todeta, että toteutettu dataloggeri on toimiva ja kykenee kaupallisten dataloggereiden tasoiseen mittaukseen ainakin pienillä näytteistystaajuuksilla. Toteutettu dataloggeri on myös huomattavasti kaupallisia dataloggereita halvempi. Helppokäyttöisyyden näkökulmasta dataloggerissa havaittiin puutteita, joita käydään läpi jatkokehitysideoiden muodossa.

Performance Analysis of IP based WSNs in real time systems

Wireless sensor networks (WSNs) are the key enablers of the internet of things (IoT) paradigm. Traditionally, sensor network research has been to be unlike the internet, motivated by power and device constraints. The IETF 6LoWPAN draft standard changes this, defining how IPv6 packets can be efficiently transmitted over IEEE 802.15.4 radio links. Due to this 6LoWPAN technology, low power, low cost micro- controllers can be connected to the internet forming what is known as the wireless embedded internet. Another IETF recommendation, CoAP allows these devices to communicate interactively over the internet. The integration of such tiny, ubiquitous electronic devices to the internet enables interesting real-time applications. This thesis work attempts to evaluate the performance of a stack consisting of CoAP and 6LoWPAN over the IEEE 802.15.4 radio link using the Contiki OS and Cooja simulator, along with the CoAP framework Californium (Cf). Ultimately, the implementation of this stack on real hardware is carried out using a raspberry pi as a border router with T-mote sky sensors as slip radios and CoAP servers relaying temperature and humidity data. The reliability of the stack was also demonstrated during scalability analysis conducted on the physical deployment. The interoperability is ensured by connecting the WSN to the global internet using different hardware platforms supported by Contiki and without the use of specialized gateways commonly found in non IP based networks. This work therefore developed and demonstrated a heterogeneous wireless sensor network stack, which is IP based and conducted performance analysis of the stack, both in terms of simulations and real hardware.

Raspberry Pi: a 35-dollar device for viewing DICOM images

Raspberry Pi is a low-cost computer created with educational purposes. It uses Linux and, most of times, freeware applications, particularly a software for viewing DICOM images. With an external monitor, the supported resolution (1920 × 1200 pixels) allows for the set up of simple viewing workstations at a reduced cost.

Possibilities and challenges in utilization of information provided by Industrial Internet applications

Global digitalization has affected also industrial sector. A trend called Industrial Internet has been present for some years and established relatively steady position in businesses. Industrial Internet is also referred with the terminology Industry 4.0 and in consumer businesses IoT (Internet of Things). Eventually, trend consists of many traditionally proven technologies and concepts, such as condition monitoring, remote services, predictive maintenance and Internet customer portals. All these technologies and information related to them are estimated to change the rules of business in industrial sector. This may result even a new industrial revolution. This research has its focus on Industrial Internet products, services and applications. The study analyses four case companies and their digital service offerings. According to this analysis the comparison of these services is done to find out if there is still space for companies to gain competitive advantage through differentiation with these state of the art solutions. One of the case companies, Case Company Ltd., is working as a primary case company and a subscriber of this particular research. The research and results are analyzed primarily from this company’s perspective and need. In empirical part, the research clarifies how Case Company Ltd. has allocated its development resources through last five years. These allocations in certain categories are then compared to other case companies’ current customer offering and conclusions are made how the approach of different companies differ from each other. Existing theoretical knowledge of Industrial Internet is about to find its shape. In this research we take a look how the case company analysis and findings correlate with the existing knowledge and literature of the topic.

Tecnologie ad agenti e sistemi embedded

Information technology (IT) is on the verge of another revolution. Driven by the increasing capabilities and ever declining costs of computing and communications devices, IT is being embedded into a growing range of physical devices linked together through networks and will become ever more pervasive as the component technologies become smaller, faster, and cheaper. [..] These networked systems of embedded computers, referred to as EmNets throughout this report, have the potential to change radically the way people interact with their environment by linking together a range of devices and sensors that will allow information to be collected, shared, and processed in unprecedented ways.[..] The use of EmNets throughout society could well dwarf previous milestones in the information revolution.[..] IT will eventually become \textbf{an invisible component of almost everything} in everyone`s surroundings. Con il ridursi dei costi e l'aumentare della capacità di computazione dei componenti elettronici sono proliferate piattaforme che permettono al bambino come all'ingegnere di sviluppare un'idea che trasversalmente taglia il mondo reale e quello virtuale. Una collisione tra due mondi che fino a poco tempo fa era consentita esclusivamente a professionisti. Oggetti che possono acquisire o estendere funzionalità, che ci permettono di estendere la nostra percezione del mondo e di rivalutarne i suoi limiti. Oggetti connessi alla 'rete delle reti' che condividono ed elaborano dati per un nuovo utilizzo delle informazioni. Con questa tesi si vuole andare ad esplorare l'applicazione degli agenti software alle nuove piattaforme dei sistemi embedded e dell'Internet of Things, tecnologie abbastanza mature eppure non ancora esplorate a fondo. Ha senso modellare un sistema embedded con gli agenti?

Sperimentazione di protocolli di routing ip su piattaforme raspberry pi.

Tesi mirata allo studio dei protocolli di routing IP utilizzati per l'inoltro dei pacchetti in una topologia non banale. Sono state utilizzate macchine Linux Raspberry Pi per il loro costo e ingombro per costruire la rete. In particolare, è stata implementata una rete caratterizzata da sette router divisi in tre aree distinte, ai quali sono state connesse sette LAN. Si è installato e utilizzato il software quagga per attivare il protocollo OSPF (Open Shortest Path First). Per limitare i dispositivi fisici si è utilizzato il software Mininet per virtualizzare switch e LAN. Infine, sono stati trattati elementi teorici del routing su Internet, applicati alla rete creata per verificarne il funzionamento.

Internet dei veicoli, un nuovo paradigma per una mobilità intelligente e autonoma

Grazie al continuo affinamento dell'elettronica di consumo e delle tecnologie di telecomunicazione, ad oggi sempre più "cose" sono dotate di capacità sensoriali, computazionali e comunicative, si parla così di Internet delle cose e di oggetti "smart". Lo scopo di questo elaborato è quello di approfondire e illustrare questo nuovo paradigma nell'ambito dell'automotive, evidenziandone caratteristiche, potenzialità e limiti. Ci riferiremo quindi più specificatamente al concetto di Internet dei veicoli per una gestione ottimale della mobilità su strada. Parleremo di questa tecnologia non solo per il supporto che può dare alla guida manuale, ma anche in funzione del concetto di guida autonoma, di come quest'ultima beneficerà di un'interconnessione capillare di tutti gli utenti, i veicoli e le infrastrutture presenti sulla strada, il tutto in un'ottica cooperativa. Illustreremo quali sono le principali sfide per raggiungere uno scenario del genere e quali potrebbero essere le implicazioni più rilevanti.

A Development Methodology to Facilitate the Integration of Smart Spaces into the Web of Things

How to create or integrate large Smart Spaces (considered as mash-ups of sensors and actuators) into the paradigm of ?Web of Things? has been the motivation of many recent works. A cutting-edge approach deals with developing and deploying web-enabled embedded devices with two major objectives: 1) to integrate sensor and actuator technologies into everyday objects, and 2) to allow a diversity of devices to plug to Internet. Currently, developers who want to use this Internet-oriented approach need have solid understanding about sensorial platforms and semantic technologies. In this paper we propose a Resource-Oriented and Ontology-Driven Development (ROOD) methodology, based on Model Driven Architecture (MDA), to facilitate to any developer the development and deployment of Smart Spaces. Early evaluations of the ROOD methodology have been successfully accomplished through a partial deployment of a Smart Hotel.