Sensori, dati e microdati. Architetture e tecnologie informative per le comunità intelligenti - Paolo Deidda

Istituto nazionale di statistica
Istituto nazionale di statisticaIstituto nazionale di statistica
Sensori, dati e microdati. Architetture e tecnologie
informative per le comunità intelligenti
Paolo Deidda | Smart Solutions Lab Architect | IBM Italia
Paolo_deidda@it.ibm.com
IBM Italia S.p.A / Italy
Rome 27/04/2016
• sostenibilità fissati dai Piani
Energetici comunali ed in
particolare dal Piano di Azione per
l’Energia Sostenibile (PAES)
• aumento dell’efficienza energetica:
• Città
• Distretto
• Edifici
• Abitazioni
• riduzione delle emissioni di gas
clima alteranti
• erogazione di nuovi servizi a valore
aggiunto e miglioramento
complessivo della qualità della vita
• fornire “consapevolezza” dello
stato del sistema e dei suoi
componenti più critici,
• capacità di evoluzione e rapido
adattamento alle mutevoli
condizioni esterne tramite soluzioni
integrate ed interconnesse
Obiettivo del progetto
Urban Control Center
CittadinoEnergy Manager
Pubblica Amministrazione
Compagnie energetiche
Enti pubblici
Service provider
Partecipazione e collaborazione
Consapevolezza dei temi energetici ed
ambientabli
Aderenza a PAES 2020
Decisioni su incentive e interventi
Indicatori
Energetici ed ambientali
Monitoraggio CO2
Mappe energetiche ed ambientali
Indicatori BES
Ambiente ed energia
Info demografiche
Definizione delle zone ISTAT
KPI e OpenData
Dati edifici pubblici
Dati meteo
Previsioni meteo
Consumi elettrici
Produzione da rinnovabili
Consumi Gas
Dati di inquinamento
Definizioni dei casi d’uso Urban
Control Center e KPI in
collaborazione con:
• Politecnico di Bari,
•ENEL,
•ENEA,
•Comune di Bari
Contesto di sistema
RES NOVAE
Service Hub
Data
Provider
Topologia
Automazione
Econtrollo
Raccolta
Dati
Near-real time data
Emissioni CO2 settoriali
Veicoli circolanti
Fornisce
energia
Riceve
energia Bilancia
energia
Regole di controllo ed automazione
Servizi
energy ed
asset
management
Riceve Dati
Edifici Pubblici
Gestisce
emergenze
Service Providers
Coop, Retailers
ESCO
Gestori Asset
Prosumer
Pubblica Amministrazione
Distributore
Elettrico
Aggrega e
gestisce
consumi
Building
Network
Management
System
RES NOVAE
Service Hub
Data
Provider
Topologia
Automazione
Econtrollo
Raccolta
Dati
Amministra
edifici
pubblici
Pianifica
Interventi
Urban Control Center
Gestione energy box e
BEMS
Contesto di sistema
Dati near- real-time
5
Smart home
Modem /
broadband router
Smart Info
Sensori di
inquinamento
indoor
Scaldabagno
Lavatrice
Energy Box
Prese Wi-Fi
Frigorifero
ContatoreCaldaia
Sensori
Internet
Android App
Sensore di
Presenza
Urban Control Center
Cloud
Quali dati ISTAT
6
3P
• Confini Circoscrizioni, Aree di
Censimento, Sezioni di
censimento
• Popolazione per fasce di età e
genere con dettaglio di
sezione di censimento
• Dati annuali Ambiente ed
Energia: Raccolta
differenziata, Parco Veicolare
e Consumi
• Privacy: ogni cella ha un numero
di utenze che, aggregato,
garantisce il rispetto della
riservatezza
• Popolazione: per ogni cella è
disponibile il numero di abitanti
• Portabilità: l’approccio è
portabile su tutte le città italiane
Dati di consumo energetico –
ENEL Distribuzione &
Comune di Bari
7
A chi interessano
• Consumi elettrici per sezioni
di censimento con dettaglio
mensile
• Numero di utenze e loro
tipologia per sezione di
censimento
• Produzione elettrica di tutta
la città da fotovoltaico con
dettaglio 15 minuti
• Pubblica Amministrazione: Energy
Manager per pianificazione
infrastrutture ed incentivi
• Cittadino: partecipazione,
consapevolezza, e stimolo al
miglioramento ed efficientamento
• Service provider: opportunità e
spazi per nuovi servizi e prodotti
Dati Sensori Outdoor
Inquinamento - ENEA
8
A chi interessa
• Dati concentrazione oraria
inquinanti dei singoli sensori
distribuiti in città
• Dati qualità dell’aria (IQA)
oraria inquinanti dei singoli
sensori distribuiti in città
• Pubblica Amministrazione:
pianificazione infrastrutture ed
incentivi, monitoraggio rischi per la
salute, identificazione cause
inquinamento
• Cittadino: partecipazione,
consapevolezza, tutela propria
salute
Dati Sensori – Edifici
9
A chi interessa
• Consumi termici ed elettrici
orari
• Consumi elettrici ripartiti per
singole linee o tipologia o
dispositivo
• Dati di presenza
• Dati comfort
• Dati inquinamento indoor
• Pubblica Amministrazione:
efficientamento energetico
infrastrutture
• Cittadino: verifica buona
amministrazione
• Service provider: opportunità
e spazi per nuovi servizi e
prodotti
Dati Sensori – Abitazioni
10
A chi interessa
• Consumi elettrici orari
• Consumi elettrici
ripartiti per dispositivo
• Dati di presenza
• Dati comfort
• Dati inquinamento
indoor
• Cittadini: consapevolezza,
monitoraggio, efficientamento
• Pubblica Amministrazione:
campagne incentivi ed istruzione
• Service provider: opportunità e
spazi per nuovi servizi e prodotti
(Demand Response, Automation,
Home Energy Management, etc.)
Dati archivio – Edifici
Comune di Bari
11
A chi interessa
• Consumi termici ed
elettrici annuali
• Certificazioni ed
indicatori energetici
• Pubblica
Amministrazione:
efficientamento
energetico infrastrutture
• Cittadino: verifica
buona amministrazione
• Service provider:
opportunità e spazi per
nuovi servizi e prodotti
Indicatori
12
Esempi
• Consumo elettrico mensile per sezione di
censimento pro-capite
• Consumo energetico mensile per sezione di
censimento pro-capite
• Emissioni CO2 da elettrico e termico per
sezione di censimento
• Consumo elettrico pro capite vs consumo
medio città
• Possono combinare diverse
fonti dati
• Dati ISTAT di popolazione
fondamentali nella
normalizzazione pro-capite
• Sezioni di censimento sono il
riferimento per i dati
aggregati: nelle grandi città
ogni zona è diversa per
culture, economia, società,
abitazioni, materiali usati, etc.
• Possono essere costruiti ed
aggiunti
• Criteri di visualizzazione:
• Mappa di Calore
• Scala comparativa
• Cluster
• Custom
Aspetti Tecnologici
• Cloud
• Infrastruttura Cloud di ENEA
• https://smartws.enea.it/wps/portal/
• Flessibile
• Affidabile
• Aperta su internet
• Utilizzo tecnologie per acquisizione dati:
• Diffuse, facilmente implementabili dagli enti, standard: HTTP, FTP, SFTP, REST
Web Services, CSV, JSON, JSONStat, XML,
• Aggiornamento automatico
• Ogni data set viene aggiornato automaticamente
• Dati eterogenei per campionamento temporale e spaziale
• Programmabilità
• REST API per esportare ed importare dati, configurare e amministrare il sistema
• Toolkit per estendere componenti
• Utilizzo standard J2EE
13
ISTAT
(National
Statistics)
ENEL
(Electric
data)
Comune di Bari
(Gas, Water,
Transportation, Waste,
City Events and
Emergencies)
ENEA
(Real time
Pollution
data)
CNR
(meteo
and energy
production
forecast)
Service Hub
(Building
Energy data)
FTP/CSV
CKAN/
OpenData
CKAN/
OpenData
FTP/CSV
REST WS /
JSon
Data collection
Public building
Control Panel
Energy Map
Pollution Map
Well-being
KPI
Energy
KPI
Pollution
KPI
CO2
Control Panel
Energy
Analysis &
Trends
Public
Building
Analysis &
Trends,
Pollution
Analysis &
Trends
Citizen Collaboration
Building model Pollution modelEnergy modelTemporal Dimensions Spatial Dimensions
Decision Support
Project
Optimization
IndicatorExpressionEditor
UITooling
BaseReportsUI
HTTP REST WS
/CSV
FTP/CSV
Architecture
Possibili evoluzioni dell’utilizzo dei dati ISTAT nel progetto
• Microdati al livello di area o sezione di censimento:
• socio-economici: campagne di incentivi e di istruzione, input stratgico per
Service Providers.
• mobilità e flussi: campagne di educazione, pianificazione, calcolo
inquinanti.
• Ambientali: educazione, salute, calcolo CO2.
• Altri.
• Aggiornamento API utilizzate.
• Web Services e/o Sparql per tutti i dataset, inclusi microdati.
• Censimento permanente
• Dati sui confini e popolazione programmaticamente aggiornati.
• Acquisizione dati ISTAT aggiornati con frequenza e dettaglio da mensile
ad annuale.
15
16
backup
Decision Support
17
METERSSENSORS ELEVATORS FIRE HVAC LIGHTING SECURITY
Level 1
(Control)
Level 2
(Data)
Level 3
(Operational)
Level 4
(Business)
LEVEL 0
(Physical)
Buildings Operations
& Management
Optimization, Planning
& Insights
Sensori ed attuatori
Building Management
Systems
(Real time e Batch
mode)
PhysicalLevel
Physical Infrastructure
Level 5
(Operational/Tactical)
Level 6
(Strategic)
Territory Control
& Operations
Analysis, Planning &
Decision Making
EnterpriseLevelUrbanLevel
Web Services, Internet of things, Open Data
Web Services, SNMP, Custom Interface
Interfacce e protocolli di campo (LonWorks, ModBus, Bacnet, Ethernet ...)
Control systems – Interface w/Building Resources
Energy Efficiency Controls
Data Center Controls
Demand Management
Alarms, Escalation, Trending / Historian
Reports
Schedule Management
Integrated Building Management Systems (IBMS)
Alerts / Escalation / Event Management
Historical Trending, Analysis and Reporting
Diagnostics & Energy Optimization
Dashboards with data across building
Asset Life Cycle Management
Integration with Workforce Management
Energy and Asset Optimization
Capital Project Planning and Property Management
Space /Portfolio Optimization and statistical prediction
Billing/Reporting
User Chargeback
End User Portal
Business process integration Processes
Citizen awareness and collaboration
 Real Time data, Events and energy or environment KPI
Short terms consumption and production forecasts
Single and multi-domain decisoion support (Energy, Environment, Health,
Well Being, etc.)
Energy Asset Indicators
Strategic Indicators per zone
Reports and nstatistical forecast
Decision optimization on incentives and projects
IBM Energy Efficiency Functional View enriched with RES NOVAE
Building Management Building Energy Management
Analytics &
Reporting
Graphical
Mapping
Event Information
Real-Time Data Gathering
Physical Sensors
Smarter Buildings (Service Hub + Tririga)
Urban Control Center (IOC)
•Public Administration
& multi-utilities
•Visualization:
Central dashboard
• Territory single &
multi-domain analysis
•External data sources
•Facility managers &
Service Providers
•Domain function
•Optimization & actuations
•Diagnostics & Analysis
Events
•Data Aggregation
• Data Collection
E-Power BEMS/BMS
IBM Energy Efficiency Logical Architecture View in RES NOVAE
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  • 1. Sensori, dati e microdati. Architetture e tecnologie informative per le comunità intelligenti Paolo Deidda | Smart Solutions Lab Architect | IBM Italia Paolo_deidda@it.ibm.com IBM Italia S.p.A / Italy Rome 27/04/2016
  • 2. • sostenibilità fissati dai Piani Energetici comunali ed in particolare dal Piano di Azione per l’Energia Sostenibile (PAES) • aumento dell’efficienza energetica: • Città • Distretto • Edifici • Abitazioni • riduzione delle emissioni di gas clima alteranti • erogazione di nuovi servizi a valore aggiunto e miglioramento complessivo della qualità della vita • fornire “consapevolezza” dello stato del sistema e dei suoi componenti più critici, • capacità di evoluzione e rapido adattamento alle mutevoli condizioni esterne tramite soluzioni integrate ed interconnesse Obiettivo del progetto
  • 3. Urban Control Center CittadinoEnergy Manager Pubblica Amministrazione Compagnie energetiche Enti pubblici Service provider Partecipazione e collaborazione Consapevolezza dei temi energetici ed ambientabli Aderenza a PAES 2020 Decisioni su incentive e interventi Indicatori Energetici ed ambientali Monitoraggio CO2 Mappe energetiche ed ambientali Indicatori BES Ambiente ed energia Info demografiche Definizione delle zone ISTAT KPI e OpenData Dati edifici pubblici Dati meteo Previsioni meteo Consumi elettrici Produzione da rinnovabili Consumi Gas Dati di inquinamento Definizioni dei casi d’uso Urban Control Center e KPI in collaborazione con: • Politecnico di Bari, •ENEL, •ENEA, •Comune di Bari Contesto di sistema RES NOVAE Service Hub Data Provider Topologia Automazione Econtrollo Raccolta Dati Near-real time data Emissioni CO2 settoriali Veicoli circolanti
  • 4. Fornisce energia Riceve energia Bilancia energia Regole di controllo ed automazione Servizi energy ed asset management Riceve Dati Edifici Pubblici Gestisce emergenze Service Providers Coop, Retailers ESCO Gestori Asset Prosumer Pubblica Amministrazione Distributore Elettrico Aggrega e gestisce consumi Building Network Management System RES NOVAE Service Hub Data Provider Topologia Automazione Econtrollo Raccolta Dati Amministra edifici pubblici Pianifica Interventi Urban Control Center Gestione energy box e BEMS Contesto di sistema Dati near- real-time
  • 5. 5 Smart home Modem / broadband router Smart Info Sensori di inquinamento indoor Scaldabagno Lavatrice Energy Box Prese Wi-Fi Frigorifero ContatoreCaldaia Sensori Internet Android App Sensore di Presenza Urban Control Center Cloud
  • 6. Quali dati ISTAT 6 3P • Confini Circoscrizioni, Aree di Censimento, Sezioni di censimento • Popolazione per fasce di età e genere con dettaglio di sezione di censimento • Dati annuali Ambiente ed Energia: Raccolta differenziata, Parco Veicolare e Consumi • Privacy: ogni cella ha un numero di utenze che, aggregato, garantisce il rispetto della riservatezza • Popolazione: per ogni cella è disponibile il numero di abitanti • Portabilità: l’approccio è portabile su tutte le città italiane
  • 7. Dati di consumo energetico – ENEL Distribuzione & Comune di Bari 7 A chi interessano • Consumi elettrici per sezioni di censimento con dettaglio mensile • Numero di utenze e loro tipologia per sezione di censimento • Produzione elettrica di tutta la città da fotovoltaico con dettaglio 15 minuti • Pubblica Amministrazione: Energy Manager per pianificazione infrastrutture ed incentivi • Cittadino: partecipazione, consapevolezza, e stimolo al miglioramento ed efficientamento • Service provider: opportunità e spazi per nuovi servizi e prodotti
  • 8. Dati Sensori Outdoor Inquinamento - ENEA 8 A chi interessa • Dati concentrazione oraria inquinanti dei singoli sensori distribuiti in città • Dati qualità dell’aria (IQA) oraria inquinanti dei singoli sensori distribuiti in città • Pubblica Amministrazione: pianificazione infrastrutture ed incentivi, monitoraggio rischi per la salute, identificazione cause inquinamento • Cittadino: partecipazione, consapevolezza, tutela propria salute
  • 9. Dati Sensori – Edifici 9 A chi interessa • Consumi termici ed elettrici orari • Consumi elettrici ripartiti per singole linee o tipologia o dispositivo • Dati di presenza • Dati comfort • Dati inquinamento indoor • Pubblica Amministrazione: efficientamento energetico infrastrutture • Cittadino: verifica buona amministrazione • Service provider: opportunità e spazi per nuovi servizi e prodotti
  • 10. Dati Sensori – Abitazioni 10 A chi interessa • Consumi elettrici orari • Consumi elettrici ripartiti per dispositivo • Dati di presenza • Dati comfort • Dati inquinamento indoor • Cittadini: consapevolezza, monitoraggio, efficientamento • Pubblica Amministrazione: campagne incentivi ed istruzione • Service provider: opportunità e spazi per nuovi servizi e prodotti (Demand Response, Automation, Home Energy Management, etc.)
  • 11. Dati archivio – Edifici Comune di Bari 11 A chi interessa • Consumi termici ed elettrici annuali • Certificazioni ed indicatori energetici • Pubblica Amministrazione: efficientamento energetico infrastrutture • Cittadino: verifica buona amministrazione • Service provider: opportunità e spazi per nuovi servizi e prodotti
  • 12. Indicatori 12 Esempi • Consumo elettrico mensile per sezione di censimento pro-capite • Consumo energetico mensile per sezione di censimento pro-capite • Emissioni CO2 da elettrico e termico per sezione di censimento • Consumo elettrico pro capite vs consumo medio città • Possono combinare diverse fonti dati • Dati ISTAT di popolazione fondamentali nella normalizzazione pro-capite • Sezioni di censimento sono il riferimento per i dati aggregati: nelle grandi città ogni zona è diversa per culture, economia, società, abitazioni, materiali usati, etc. • Possono essere costruiti ed aggiunti • Criteri di visualizzazione: • Mappa di Calore • Scala comparativa • Cluster • Custom
  • 13. Aspetti Tecnologici • Cloud • Infrastruttura Cloud di ENEA • https://smartws.enea.it/wps/portal/ • Flessibile • Affidabile • Aperta su internet • Utilizzo tecnologie per acquisizione dati: • Diffuse, facilmente implementabili dagli enti, standard: HTTP, FTP, SFTP, REST Web Services, CSV, JSON, JSONStat, XML, • Aggiornamento automatico • Ogni data set viene aggiornato automaticamente • Dati eterogenei per campionamento temporale e spaziale • Programmabilità • REST API per esportare ed importare dati, configurare e amministrare il sistema • Toolkit per estendere componenti • Utilizzo standard J2EE 13
  • 14. ISTAT (National Statistics) ENEL (Electric data) Comune di Bari (Gas, Water, Transportation, Waste, City Events and Emergencies) ENEA (Real time Pollution data) CNR (meteo and energy production forecast) Service Hub (Building Energy data) FTP/CSV CKAN/ OpenData CKAN/ OpenData FTP/CSV REST WS / JSon Data collection Public building Control Panel Energy Map Pollution Map Well-being KPI Energy KPI Pollution KPI CO2 Control Panel Energy Analysis & Trends Public Building Analysis & Trends, Pollution Analysis & Trends Citizen Collaboration Building model Pollution modelEnergy modelTemporal Dimensions Spatial Dimensions Decision Support Project Optimization IndicatorExpressionEditor UITooling BaseReportsUI HTTP REST WS /CSV FTP/CSV Architecture
  • 15. Possibili evoluzioni dell’utilizzo dei dati ISTAT nel progetto • Microdati al livello di area o sezione di censimento: • socio-economici: campagne di incentivi e di istruzione, input stratgico per Service Providers. • mobilità e flussi: campagne di educazione, pianificazione, calcolo inquinanti. • Ambientali: educazione, salute, calcolo CO2. • Altri. • Aggiornamento API utilizzate. • Web Services e/o Sparql per tutti i dataset, inclusi microdati. • Censimento permanente • Dati sui confini e popolazione programmaticamente aggiornati. • Acquisizione dati ISTAT aggiornati con frequenza e dettaglio da mensile ad annuale. 15
  • 18. METERSSENSORS ELEVATORS FIRE HVAC LIGHTING SECURITY Level 1 (Control) Level 2 (Data) Level 3 (Operational) Level 4 (Business) LEVEL 0 (Physical) Buildings Operations & Management Optimization, Planning & Insights Sensori ed attuatori Building Management Systems (Real time e Batch mode) PhysicalLevel Physical Infrastructure Level 5 (Operational/Tactical) Level 6 (Strategic) Territory Control & Operations Analysis, Planning & Decision Making EnterpriseLevelUrbanLevel Web Services, Internet of things, Open Data Web Services, SNMP, Custom Interface Interfacce e protocolli di campo (LonWorks, ModBus, Bacnet, Ethernet ...) Control systems – Interface w/Building Resources Energy Efficiency Controls Data Center Controls Demand Management Alarms, Escalation, Trending / Historian Reports Schedule Management Integrated Building Management Systems (IBMS) Alerts / Escalation / Event Management Historical Trending, Analysis and Reporting Diagnostics & Energy Optimization Dashboards with data across building Asset Life Cycle Management Integration with Workforce Management Energy and Asset Optimization Capital Project Planning and Property Management Space /Portfolio Optimization and statistical prediction Billing/Reporting User Chargeback End User Portal Business process integration Processes Citizen awareness and collaboration  Real Time data, Events and energy or environment KPI Short terms consumption and production forecasts Single and multi-domain decisoion support (Energy, Environment, Health, Well Being, etc.) Energy Asset Indicators Strategic Indicators per zone Reports and nstatistical forecast Decision optimization on incentives and projects IBM Energy Efficiency Functional View enriched with RES NOVAE
  • 19. Building Management Building Energy Management Analytics & Reporting Graphical Mapping Event Information Real-Time Data Gathering Physical Sensors Smarter Buildings (Service Hub + Tririga) Urban Control Center (IOC) •Public Administration & multi-utilities •Visualization: Central dashboard • Territory single & multi-domain analysis •External data sources •Facility managers & Service Providers •Domain function •Optimization & actuations •Diagnostics & Analysis Events •Data Aggregation • Data Collection E-Power BEMS/BMS IBM Energy Efficiency Logical Architecture View in RES NOVAE