Cinque anni fa ha cominciato a girare la voce sull'esistenza di elettrocontatori o, il che è equivalente, di dispositivi di e-metering. Perché le persone si interessano a contatori del genere? Un dispositivo di e-metering è in grado di riportare il consumo elettrico in modo più veloce, più economico e più affidabile rispetto ai tradizionali omologhi meccanici utilizzati in passato. I risparmi sui costi a lungo termine per le aziende di utility che si avvalgono di elettrocontatori bilanciano le ingenti spese che bisogna sostenere per aggiornare le infrastrutture a livello di sistema. Se fosse contemplato da una qualche politica di incentivi o di supporto statale inoltre, il passaggio dai contatori meccanici a quelli elettronici diventerebbe semplice. I primi elettrocontatori sono stati realizzati utilizzando microcontrollori a 8 o 16 bit come il dispositivo MSP430 a consumo ultraridotto di Texas Instruments, con tecnologia analogica incorporata o discreta per la misurazione del consumo elettrico o per diversi tipi di comunicazioni, a seconda delle caratteristiche geografiche, dei requisiti dell'utility o degli obiettivi complessivi. Grazie alla capacità di tenere traccia dei consumi e di comunicare i dati all'azienda di utility, l'e-metering ha segnato una tappa rivoluzionaria nel settore dei contatori. Oggi, sembra del tutto ragionevole indirizzare gli sforzi di ricerca per combinare l'originaria infrastruttura di comunicazione elettronica con una rete per smart home. In questo modo, sarebbe possibile connettere molteplici dispositivi elettronici di uso domestico e offrire funzioni in grado di migliorare non solo la sicurezza, ma la vita in genere. Man mano che il problema dei costi energetici si fa più urgente e i prodotti elettronici connessi conoscono una sempre maggiore diffusione, la necessità di una smart home connessa e di contatori intelligenti diventa più che mai reale. In breve, per rispondere alle richieste degli utenti, la rete intelligente e la rete per smart home devono essere sviluppate a un livello più alto.
Una smart home connessa
L'elenco delle possibili parti connesse di una rete per smart home è in rapida crescita. Da una semplice ricerca su Internet, risulta che un cliente non ha difficoltà a trovare contatori per l'elettricità, per l'acqua e per il gas in cui siano integrate capacità di connettività intelligente. Invero, al giorno d'oggi i prodotti consumer e commerciali stanno prendendo piede in spazi che includono il sistema HVAC (riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria), il controllo dell'illuminazione, la sicurezza, i rivelatori di fumo, i caricatori per veicoli elettrici e diverse altre appliance intelligenti (ad esempio frigoriferi dotati di touch screen che consentono agli utenti di monitorare il consumo energetico domestico, di navigare in Internet per trovare una ricetta o di guardare la televisione in tempo reale). Questi nuovi dispositivi, tutti intelligenti e tutti connessi, vanno ad aggiungersi alla rete di una smart home, prospettando la possibilità di una casa futuristica come quella di George Jetson (senza Rosie il robot, almeno non per il momento). Quali possibilità ci sono di realizzare una smart home veramente connessa? In gran parte, la questione è rimessa al proprietario della casa. Oggi, tuttavia, la tendenza è verso un'abitazione altamente connessa che sia semplice gestire. Nelle zone o nei periodi in cui la rete elettrica è sotto sforzo, l'utility - debitamente autorizzata - può raggiungere le case e le aziende per regolare l'uso delle appliance, le impostazioni del sistema Hvac e le altre attività in modo da evitare brutte sorprese o l'applicazione delle tariffe piene. Oltre a ciò, risulterebbe indubbiamente comodo utilizzare lo smartphone o il computer dell'ufficio per regolare il termostato quando non si è a casa, ricevere un avviso in caso una finestra sia stata lasciata aperta o non sia stata bloccata e/o riuscire a controllare i movimenti del nonno. Una smart home connessa ha infinite potenzialità.
Verso gli elettrocontatori intelligenti
Ai più, certe prospettive rievocheranno qualcosa. In effetti, quando si pensa a un'abitazione di questo tipo, è quasi inevitabile tornare con la memoria alla “casa del futuro” di Disneyland. Un primo passo per rendere reali quelle case che fino a poco tempo fa sembrano frutto di fantasie avveniristiche può essere compiuto aggiornando gli elettrocontatori in elettrocontatori intelligenti, ovvero passando da una singola rete a più reti. In passato, la ritrasmissione dei dati alla Utility richiedeva semplicemente una singola rete wireless come ZigBee o un sistema cablato di comunicazioni su linea elettrica. Tuttavia, per stabilire una connessione a più dispositivi e poter effettivamente operare su tali dispositivi, è necessario costruire più reti l'una sull'altra in modo che comunichino simultaneamente. Le tecnologie Wi-Fi, sotto 1,0 GHz, 2,4 GHz ed Ethernet, ad esempio, possono essere utilizzate tutte nello stesso sistema. Ovviamente, questo richiede l'esecuzione di un software estremamente sofisticato. Non è forse un caso che il settore si stia spostando verso sistemi operativi di fascia elevata in tempo reale realizzati da vendor quali Mentor Graphics e Green Hills, o verso sistemi operativi di livello elevato come Android, Linux o Windows Embedded CE. Quando si mettono insieme questi sistemi operativi con più elevate dimensioni di stack software per organizzare i diversi tipi di comunicazione, le progettazioni incorporate vengono improvvisamente basate su Mcu a 32 bit, ad esempio le unità Arm Cortex- M3, dotate di notevoli dimensioni di flash incorporata e interfacce di memoria esterna, oppure i microprocessori a 32 bit Sitara Arm Cortex-A8 e Arm9.
Mcu per una casa sicura
Arm Cortex-A8 rappresenta una soluzione ideale per la smart home perché è il primo processore in cui siano incorporate tecnologie diverse, tra cui la tecnologia per la sicurezza TrustZone, il set di istruzioni Thumb-2 e Jazelle-RCT per un'esecuzione Java rapida ed efficiente. Tali attributi, insieme all'alta flessibilità per la gestione della potenza, rendono Cortex-A8 il microprocessore adatto per i sistemi incorporati della smart home. Le unità Arm stanno guidando la tecnologia verso il futuro e i maggiori produttori di semiconduttori, inclusa TI, partecipano a questo sviluppo con la propria tecnologia. Con la recente introduzione dei circuiti integrati combinati è stato compiuto un importante e necessario passo in avanti. Sono già disponibili processori combinati superscalari che consentono alle applicazioni pronte per Internet di condividere consistenti contenuti multimediali attraverso diversi dispositivi connessi alla rete della smart home. Tra i circuiti integrati combinati di cui si sta parlando sono inclusi Bluetooth/Wi-Fi e Bluetooth/WiMax/Wi-Fi, nonché numerose e interessanti combinazioni prontamente disponibili. Un'altra forza guida che lavora per l'accettazione su larga scala della rete per smart home è la prospettiva di un miglioramento della sicurezza. La rete elettrica intelligente non è soltanto uno strumento stupefacente, ma anche una grande responsabilità. Gli Stati Uniti stanno lavorando per far entrare in vigore delle regolamentazioni capaci di salvaguardare la rete da terroristi, hacker criminali e altre minacce. Infatti, man mano che la rete diventa più intelligente e più altamente connessa, garantirne la sicurezza risulta più difficile rispetto alle versioni meccaniche. Una soluzione per risolvere questo urgente problema potrebbe essere quella di spostare la rete intelligente nel cloud. Di recente, Verizon ha annunciato di aver stretto rapporti di collaborazione con i più rilevanti ingegni della tecnologia per reti intelligenti al fine di offrire servizi di e-metering intelligente basati sul cloud. Oltre a migliorare la sicurezza, la transizione al cloud fornirebbe alle aziende la possibilità di ridurre gli investimenti anticipati di capitali. Se si considerano l'obsolescenza delle attuali infrastrutture, il bisogno di contrastare il riscaldamento globale e la necessità di usare l'energia con maggiore saggezza, l'e-metering o gli elettrocontatori intelligenti vengono a proporsi come le soluzioni ideali. Si tenga inoltre presente che queste innovazioni potrebbero ricevere supporto finanziario dal governo. Per quanto riguarda gli Stati Uniti, ad esempio, nel 2007 il presidente Obama ha reso esecutiva una legge sull'energia pulita in base alla quale verranno devoluti 4,5 miliardi di dollari per modernizzare le attuali reti elettriche con tecnologie per reti intelligenti. Inoltre, a Detroit è già pronta una generazione completamente nuova di veicoli elettrici. Dalla messa in strada di veicoli elettrici trarrà benefici l'intera popolazione del mondo, e non solo per gli ovvi motivi ambientali, ma anche perché i veicoli elettrici consentono di livellare i picchi e le valli della domanda energetica, rendendo più felici sia le aziende di utility sia i consumatori paganti. Con il passaggio dall'e-metering all'e-metering intelligente, gli utenti potranno beneficiare di una casa veramente connessa e tagliare i costi, garantire alla propria famiglia le comodità e gli intrattenimenti abituali, agire in modo ecologicamente responsabile e, infine, fare veramente della loro casa una “dolce casa, casa intelligente”.
