Home

metodologie e tecniche jini per la progettazione di agenzie domotiche

1. alberoProg expandRow 0 cpFrame add BorderLayout CENTER new UScrollPane alberoProg frameProg show public static SortedSet tabella private static ServiceRegistrar registrar private ServiceMatches matches static JFrame finestra JPanel pannelloCentrale JButton aggiorna new JYUButton Aggiorna new Imagelcon aggiorna gif JButton prog new JButton Programmi new Imagelcon programmi gif static JTextField numProg new JTextField Azioni programmate o E JLabel titolo new JLabel Programmazione azione SwingConstants CENTER fine new JLabel Zappa amp Noseda AIRLAB COMO febbrario 2001 SwingConstants CENTER Container cp public ToDo String args super ToDo tabella new TreeSet cp getContentPane connessionedJini cp setBackground Color white cp setLayout new BorderLayout cp add BorderLayout NORTH titolo cp add BorderLayout SOUTH fine JPanel p2 new JPanel new GridLayout 2 1 p2 setBackground Color white JPanel p21 new JPanel new BorderLayout p21 setBackground Color white aggiorna addActionListener new aggiornaListaDispositivi p21 add BorderLayout SOUTH aggiorna p2 add p21 JPanel p31 new JPanel new BorderLayout p31 setBackground Color white prog addActionListener new listaProgrammi p31 add BorderLayout NORT
2. 133 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche smart home definendo cosa si intende per gestione intelligente della casa e come essa possa essere realizzata Il sistema da noi realizzato utilizza tecnologie moderne Java Jini Jess che stanno sempre pi prendendo piede e che potranno in futuro giocare un ruolo importante in una serie di nuove applicazioni che nasceranno grazie alla possibilit di avere a disposizione un sempre pi maggior numero di dispositivi in grado di collegarsi tra loro formando una grande rete globale L obiettivo di questa tesi di realizzare un agenzia domotica con Jini tale tecnologia ha richiesto una fase iniziale di studio teorico e apprendimento pratico non irrilevante da parte nostra All inizio Jini ci sembrato fin troppo complesso per la nostra realizzazione ma poi con il progressivo ampliamento del sistema si rivelato una scelta azzeccata che ha permesso di ottenere pi facilmente e in modo pi elegante risultati notevoli L utilizzo combinato di Java Jini e Jess si tradotto per l utilizzatore dell agenzia domotica in un sistema flessibile e di facile utilizzo 8 2 Sviluppi futuri In primo luogo sarebbe necessario passare dai dispositivi domestici simulati a quelli reali e cio inserire all interno della nostra implementazione le istruzioni necessarie per compiere il compito richiesto dalla particolare istruzione quindi p
3. Il mercato ha visto fino ad oggi prevalere un modello di tipo passivo per l intrattenimento e l acquisizione delle informazioni centrato sull apparecchio televisivo e su elementi correlati videoregistratore ecc e sul telefono come elemento interattivo di comunicazione Oggi questo modello sta cambiando vengono privilegiati gli aspetti di interazione con l utilizzatore Il principale motore del cambiamento dato dall esplosivo sviluppo di Internet e tecnologie correlate essere connessi alla rete sta diventando un elemento di forte interesse per l utilizzatore finale consumer Spesso si sente citare il termine di casa telematica 1 nell immaginario collettivo questo termine evoca un tipo di abitazione dove una serie di comandi azionati a distanza tramite un telefono fisso o mobile o tramite Internet permettono di controllare quanto succede all interno dal riscaldamento agli allarmi all apertura o chiusura di porte o finestre all azionamento di elettrodomestici robotizzati il tutto collegato a computer che guidano telecamere e comunicano con l utente la Domotica non solo questo permette anche il telelavoro e il controllo della mobilit dell utente tramite GSM e GPS Buona parte del lavoro svolto sulla scrivania dell ufficio ha a che fare con la presa in visione di dati la scrittura di rapporti la messa a punto di programmi e di appuntamenti gran parte del tempo anche speso in conversazioni telef
4. public void actionPerformed ActionEvent e try System out println ToDo Bottone premuto System out println ToDo Creazione di una finestra frame new JFrame ToDo Programmazione azione dispositivo nome frame setSize 300 200 frame setIconImage iconcina Container cpFrame frame getContentPane cpFrame setLayout new FlowLayout Date dataAttuale new Date data new JTextField DateFormat getDateTimeInstance DateFormat LONG DateFormat M ormat dataAttuale JPanel panFramel new JPanel panFramel add data cpFrame add panFramel cpFrame setLayout new GridLayout 3 1 JPanel panFrame2 new JPanel if dispositivo instanceof Apparecchio bgroup add accendi bgroup add spegni panFrame2 add accendi panFrame2 add spegni panFrame2 setLayout new GridLayout 2 1 if dispositivo instanceof Lavaggio bgroup add chiudiAcqua RadioButton chiudiAcqua new JRadioButton Chiudi acqua EDIUM APPENDICE C LISTATI bgroup add apriAcqua panFrame2 2 add chiudiAcqua panFrame2 add apriAcqua panFrame2 setLayout new GridLayout 4 1 if dispositivo instanceof Gas bgroup add chiudiGas bgroup add apriGas panFrame2 add chiudiGas panFrame2 add apriGas panFrame2 setLayout new GridLayout 4 1 if dispositivo instanceof Attuatore bgroup add chiudiAtt bgroup add apriAtt pan
5. retract f assert liv_allarme tipo fumo livello 2 stanza stanz a ca cl chiudi gas stanza ca cl chiudi corrente stanza defrule allarme_fumo_2 f lt allarme tipo fumo stanza stanza f1 lt liv_allarme tipo fumo livello 1 stanza stanza gt retract f 1 assert liv allarme tipo fumo livello 2 stanza stanza call cl chiudi gas stanza call cl chiudi corrente stanza defrule allarme fumo_3 191 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche f lt allarme tipo fumo stanza stanza f2 lt liv_allarme tipo fumo livello 2 stanza stanza gt retract f f2 assert liv_allarme tipo fumo livello 3 stanza stanza call cl chiudi gas 0 call cl apri_porte stanza assert avvisa dominus fumo defrule allarme fumo_4 f lt allarme tipo fumo stanza stanza f3 lt liv_allarme tipo fumo livello 3 stanza stanza gt retract f f3 assert liv_allarme tipo fumo livello 4 stanza stanza assert avvisa _ pompieri fumo Gestione casa Scenari defrule uscita d lt dominus locazione casa d1 lt dominus locazione uscito gt retract d d1 call cl spegni_luci 0 call cl abbassa_tapparel
6. CAPITOLO 7 REALIZZAZIONE SPERIMENTALE Le altre tipologie di allarmi da noi presi in considerazione sono la rilevazione di un intruso gli allarmi di temperatura troppo alta o troppo bassa per i quali si ha un unico livello di allarme nel quale vengono prese le contromisure necessarie Il rilevamento di un intruso nella casa viene attivato dall individuazione di un movimento in una stanza e dell assenza del padrone di casa Questi fatti portano ad eseguire delle azioni in modo di tentare di isolare la persona nella stanza e nell avvisare la sicurezza e il padrone quindi si provvede a richiedere la chiusura delle porte e il successivo spegnimento di tutti i dispositivi presenti nella stanza listato 7 13 Intruso defrule allarme_intruso i lt allarme tipo movimento stanza stanza not dominus locazione casa gt retract i call cl chiudi porte stanza call cl chiudi corrente stanza assert avvisa_sicurezza intruso assert avvisa _ dominus intruso Listato 7 13 Allarme intruso Un ulteriore impiego del sistema esperto interviene nella gestione degli scenari Noi abbiamo individuato come scenari possibili l entrata l uscita di casa del padrone e l ingresso in una stanza buia Per esempio per quanto riguarda lo scenario ingresso in una stanza buia abbiamo definito due regole la prima viene attivata quando si rileva un movimento in una stanza il padro
7. liv_allarme tipo acqua livello 3 stanza stanza gt retract a a3 assert liv allarme tipo acqua livello 4 stanza stanza assert avvisa_pompieri acqua Temperatura defrule allarme_temperatura_alta Pt lt allarme _temp a_b alta stanza stanza temperat Ptemp gt retract t call cl setta_temp stanza temperatura temp 190 APPENDICE C LISTATI defrule allarme_temperatura_bassa Pt lt allarme_temp a_b bassa stanza stanza temperat Ptemp gt retract t call cl setta_temp stanza temperatura temp Intruso defrule allarme_intruso i lt allarme tipo movimento stanza stanza not dominus locazione casa gt ann i c cl chiudi_porte stanza call cl chiudi corrente stanza amati avvisa_sicurezza intruso assert avvisa dominus intruso Fumo defrule allarme _fumo_la f lt allarme tipo fumo stanza stanza not allarme _temp a_b alta stanza stanza temperat sila liv_allarme tipo fumo livello stanza stanza gt tract re assert liv allarme tipo fumo livello 1 stanza n a stanz defrule allarme fumo_lb f lt allarme tipo fumo stanza stanza allarme_temp a_b alta stanza stanza temperat temp not liv _ allarme tipo fumo livello stanza stanza gt
8. panFrame3 add botAnnulla cpFrame add panFrame3 frame show catch Exception ex System out println ToDo ToDo ListaDispositivi exception ex class aggiornaListaDispositivi implements ActionListener public void actionPerformed ActionEvent e try A ricercaApparecchiAttuatori cp remove pannelloCentrale pannelloCentrale removeAll pannelloCentrale listaApparecchiAttuatori cp add BorderLayout CENTER pannelloCentrale finestra pack finestra repaint System out println ToDo AGGIORNA catch Exception ex System out println ToDo ToDo aggiornaListaDispositivi exception ex class listaProgrammi implements ActionListener public void actionPerformed ActionEvent e System out println ToDo Creazione di una finestra JFrame frameProg new JFrame ToDo Lista programmi frameProg setSize 250 150 frameProg setLocation 50 50 frameProg setIconImage new ImageIlcon programmi gif getImage Container cpFrame frameProg getContentPane cpFrame setLayout new BorderLayout JTree alberoProg DefaultMutableTreeNode root child root new DefaultMutableTreeNode Lista programmi alberoProg new JTree root 196 APPENDICE C LISTATI DefaultTreeModel model DefaultTreeMode1l alberoProg getModel Iter Azio whil Cr
9. CLDC Connected Limited Device Configuration specifiche Sun per Java API su device limitati per potenza di calcolo e o memoria come i telefoni cellulari CLI PS C Language Integrated Production System sistema di produzione integrato col linguaggio C CPU Central Processing Unit processore CSMA Carrier Sensing Multiple Access Sistema di accesso multiplo CSMA CD Carrier Sensing Multiple Access with Collision Detection Sistema di accesso multiplo con controllo delle collisioni CSMA CDCR Carrier Sensing Multiple Access with Collision Detection and Collision Recovery Sistema di accesso multiplo con controllo e risoluzione delle collisioni CTP Centralized Token Passing CVM Customer Virtual Machine macchina virtuale Java DAI Distributed Artificial Intelligence intelligenza artificiale distribuita DECT Digital European Cordless Telecommunication DES Distributed Expert System sistema esperto distribuito DHCP Dynamic Host Configuration Protocol usato da un dispositivo connesso alla rete per ottenere un indirizzo IP dinamico DKS Distributed Knowledge Sources basa di conoscenza distribuita 146 APPENDICE A GLOSSARIO DMT Discrete MultaTone DPS Distributed Problem Solving risoluzione dei problemi distribuita DVD Digital Video Disk dischi per video digitali DS Direct Sequence DSMA Datagram Sensing Multiple Access djinn Il vecchio nome della comunit Jini EI A Electronic Industries Alliance
10. DefaultMutab G DateFormat ator it tabella iterator neDifferita a e it hasNext Yy a AzioneDifferita it next child new leTreeNode DateFormat getDateTimeInstance DateFormat LON MEDIUM format a data child add new DefaultMutableTreeNode a dispositivo nome String strOP OPERAZIONE if a dispositivo instanceof Lavaggio switch a operazione case 1 strOP Accensione break case 2 strOP Spegnimento break case 3 strOP Apertura acqua break case 4 strOP Chiusura acqua break else if a dispositivo instanceof Gas switch a operazione case 1 strOP Accensione break case 2 strOP Spegnimento break case 5 strOP Apertura gas break case 6 strOP Chiusura gas break else if a dispositivo instanceof Apparecchio switch a operazione case 1 strOP Accensione break case 2 strOP Spegnimento break else if a dispositivo instanceof Attuatore switch a operazione case 7 strOP Apertura break case 8 strOP Chiusura break child add new DefaultMutableTreeNode strOoP model insertNodeInto child root 0 catch Exception ex 197 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche System out println ToDo lista programmi exception ex
11. Politecnico di Milano Facolt di Ingegneria di Como Corso di Laurea in Ingegneria Informatica METODOLOGIE E TECNICHE JINI PER LA PROGETTAZIONE DI AGENZI E DOMOTI CHE Relatore Chiar mo Prof Marco Somalvico Correlatore Dott Francesco Amigoni Tesi di Laurea di Alberto Noseda matr 622496 Luca Zappa matr 622436 Anno Accademico 1999 2000 Ai nostri genitori SOMMARIO Negli ultimi anni abbiamo assistito ad un crescente proliferare nella casa di oggetti elettronici digitali che in maniera sempre pi sofisticata ci assistono nello svolgimento delle attivit di tutti i giorni Il Personal Computer forse il fenomeno pi appariscente di questa tendenza ma non dobbiamo dimenticare i telefoni le televisioni i videoregistratori i forni a microonde le lavatrici le lavastoviglie insomma tutti gli apparecchi elettronici che riempiono le nostre abitazioni Il passo successivo all invasione quello dell interconnessione poich nella casa sono disponibili un gran numero di oggetti digitali perch non pensare ad un qualche sistema di comunicazione in grado di far loro scambiare dati e servizi La sfida proprio questa permettere ai vari dispositivi che ci circondano di comunicare fra loro Lo scopo di questa tesi quello di dimostrare come si pu creare un agenzia domotica capace di gestire ad alto livello la casa e di effettuare monitoraggio e telecontrollo utilizzando la tecnologia Jini e le tecniche
12. RemoteEventListener num nextElement RemoteEvent event new RemoteEvent this IDevento countEvent MarshalledObject listeners get listener try listener notify event catch UnknownEventException e e printStackTrace catch RemoteException e e printStackTrace System out println Luce Evento IDevento EventoCasa descrizioneEvento IDevento inviato a i servizis tyy countEventt Aggiunta di un servizio alla lista dei servizi a cui consegnare gli eventi generati public EventRegistration addRemoteEventListener RemoteEventListener listener MarshalledoObject handback throws RemoteException try listeners put listener handback System out println Luce RemoteEventListener aggiunto 178 APPENDICE C LISTATI return new EventRegistration EventoCasa SCONNESSIONE this null countEvent catch Exception e e printStackTrace return null public void serviceIDNotify ServiceID serviceId ServiceIDListener public static void main String args int Lr int iPort String sHost Luce myServer LookupLocator lookup JoinManager joinmanager ServiceID id ServiceMatches matches ServiceRegistrar registrar try A Impostazione del security manager per permettere a RMI class loader di raggiungere il codebase
13. permette di estendere le funzionalit e di crearne di nuove ad esempio un sistema di gestione degli allarmi globale Collegarsi con l agenzia antropica del padrone di casa permette di telecontrollare le funzioni vitali di una persona ammalata o disabile e di intervenire in caso di necessit Collegarsi con l agenzia mobile automobilistica permette sia un controllo della casa verso il padrone in viaggio ad esempio avvisandolo di situazioni di traffico o strade interrotte sia di monitorare e gestire la casa direttamente dall automobile 136 1 2 3 4 5 6 7 BIBLIOGRAFIA SMAU Tecnologia e applicazioni per la casa mercato e scenari evolutivi Maggio 2000 Wong Wylie Future of home networking rest on FCC CNET News com 22 maggio 2000 Merloni Ariston Digital La nuova generazione di elettrodomestici 1999 MIT Home automation and intelligent appliances 1999 Mongiov Paolo L home networking e la soluzione Smart Home Convegno SMAU Home Automation nuove prospettive dell applicazione delle tecnologie digitali per la casa Milano 19 ottobre 2000 Patriarca Enrico Gli standard europei verso una definitiva convergenza Convegno SMAU Home Automation nuove prospettive dell applicazione delle tecnologie digitali per la casa Milano 19 ottobre 2000 Berruto Roberto Sistemi di comunicazione via web per l home automation Convegno SMAU Home Automation nuove pr
14. sHost lookup getHost iPort lookup getPort System out println Luce LookupLocator lookup System out println Luce LookupLocator host sHost System out println Luce LookupLocator port iPort Caricamento del ServiceRegistar la classe che permett di interagire con il lookup service xy registrar lookup getRegistrar id registrar getServiceID System out println Luce ServiceRegistrar registrar System out println Luce ServiceID id System out println RT myServer run try Thread sleep 2000 catch Exception e Sconnessione dalla comunit Jini joinmanager terminate System exit 0 catch Exception e System out println Luce Luce main Exception e 180 APPENDICE C LISTATI C 3 Sistema di telecontrollo e monitoraggio C 3 1 Versione programma import net jini core entry import net jini core event import net jini core lookup import net jini core discovery import net jini lookup entry import com sun jini lookup import java rmi import java applet import java awt import java awt event import java util import javax swing import javax swing event import java awt event import javax swing tree import com zappanoseda Villa TeleControllo Telecntrollo dispositivi x author lt a hre
15. se nell oggetto non viene inserito nessun carattere il sistema risponde con un messaggio di aiuto nel quale indicato come utilizzare il sistema 161 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche UGO Re LISTA LISTA 1 0 EEEE Nome Luce Descrizione Lampadina con pulsante accendi spegni senza applet Locazione Cucina Famiglia APPARECCHIO Stato OFF Operazioni possibili 1 Accendi 2 Spegni 3 Invia messaggio Esempio CONTROLLO ID 10 OP 1 1 1 paaa aa a a a a e a Nome Lavatrice Deccriziona T aia Aa Figura B 7 Richiesta lista dispositivi e risposta 7 kd Taga Re CONTROLLO CONTROLLO ID 10 OP 1 Cotrollo dispositivo via email Dispositivo 10 Operazione 1 Nome Luce Descrizione Lampadina con pulsante accendi spegni senza applet Locazione Cucina Famiglia APPARECCHIO Operazioni di accensione eseguita Stato ON Operazioni consentite 1 accendi Figura B 8 Richiesta di accensione della luce e risposta 162 APPENDICE B INSTALLAZIONE ED USO B 5 4 Sistema di programmazione delle azioni Il sistema di programmazione delle azioni permette di eseguire delle operazioni sugli elettrodomestici della casa in un determinato istante temporale Per avviare il programma portarsi nella cartella sun casa client side ed eseguire rToDo bat nella figura B 9 riportata la schermata p
16. II processo di discovery usa tre tipi di sottoprotocolli e Muliticast Request Protocol utilizzato da un nuovo servizio Jini per trovare tutti i Lookup Service presenti su una LAN usando il multicast UDP 66 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE e Multicast Announcement Protocol usato dai Lookup service per annunciare la loro presenza su una LAN utilizzando il multicast UDP e Unicast Request Protocollo usato da un servizio Jini per contattare un Lookup service utilizzando l unicast TCP Transport Control Protocol questo protocollo viene solitamente utilizzato quando un servizio si vuole registrare presso un Lookup service che risiede fuori dalla LAN e di cui si conosce l indirizzo Discovery Join il processo di aggiunta di un servizio ad un sistema Jini In primo luogo il fornitore di servizio individua un Lookup service tramite il protocollo di discovery a questo punto attraverso il protocollo di join si veda lo schema in figura 4 6 il servizio si registra presso il Lookup service che provveder ad inserire una nuova riga nella tabella contenente il Service Object del servizio e i suoi attributi Il Service Object contiene l interfaccia del servizio scritta nel linguaggio di programmazione Java con indicati i metodi che possono essere invocati In aggiunta vengono anche allegati una serie di attributi che sono usati sia per descrivere meglio il servizio che per la fase di ricerca Il fornitore di servizi Lo
17. Il package un insieme di classi In Java poi non esiste l INCLUDE del C il quale viene sostituito dall IMPORT La struttura di un file potr essere la seguente package X Y Z import C D A import F G class A Il nome completo della classe A sar X Y Z A 4 2 4 Ereditariet In Java si pu avere solo ereditariet singola tra le classi mentre si pu avere ereditariet multipla tra le interfacce quindi una classe pu implementare un certo numero di interfacce Il codice in questo caso potr essere interface I2 extends I3 I4 class X extends Y implements I2 I3 I4 54 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE 4 2 5 Deallocazione In Java non necessario deallocare gli oggetti creati non necessario il DISPOSE del C ma si ha la cosiddetta GARBAGE COLLECTION ovvero il sistema stesso si occupa di togliere dalla memoria gli oggetti non pi in uso 4 2 6 Eccezioni Un eccezione un errore di esecuzione che non possibile identificare in fase di compilazione di solito porterebbe ad un interruzione improvvisa le eccezioni ereditano tutte da una superclasse comune gli exception handling sono dei costrutti che servono ad analizzare la situazione e a trovare una soluzione Ad esempio ci pu essere il metodo p che invoca il metodo q in q ci potrebbe essere un division by 0 q lo pu sapere a priori p no per p potrebbe essere in grado di correggere l errore Nel metodo
18. Java ava mac Windows Pee se Figura 4 4 Architettura della tecnologia Jini 64 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE 4 3 4 II modello di programmazione Le righe del lookup service sono gestite con il meccanismo del leasing permettendo al lookup service di riflettere esattamente l insieme dei servizi attualmente disponibili nella comunit Jini Quando i servizi si uniscono o abbandonano il lookup service vengono generati degli eventi Gli oggetti che hanno manifestato l interesse nel ricevere tali eventi ottengono le notifiche quando nuovi servizi diventano disponibili o vecchi servizi cessano di essere attivi II modello di programmazione si basa sulla capacit di spostare il codice che supportata dall infrastruttura Le interfacce che compongono il modello di programmazione di Jini sono le seguenti e leasing interface definisce un modo per allocare e liberare le risorse usando un modello rinnovabile e basato sulla durata e event e notification interface sono un estensione del modello di evento usato nei componenti JavaBeans per sistemi distribuiti permettono la comunicazione basata sugli eventi tra servizi Jini e transaction interface permette ad un gruppo di servizi di cooperare secondo l approccio delle transazioni in modo tale che il cambiamento fatto dal gruppo avvenga in modo atomico tutto o niente commit a due fasi Non espressamente richiesto che l implementazione di un serv
19. Sun Microsystems Jini Discovery Utilities Specification Gennaio 1999 Sun Microsystems Jini Discovery and Join Specification Gennaio 1999 Sun Microsystems Jini Transaction Specification Gennaio 1999 138 BIBLIOGRAFIA 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Sun Microsystems Jini Distributed Event Specification Gennaio 1999 Sun Microsystems Jini Distributed Leasing Specification Gennaio 1999 Sun Microsystems Java Remote Method Invocation Specification Ottobre 1998 Puliti Giovanni Jini il genio venuto da Java Computer Programming 82 20 24 Luglio Agosto 1999 Venners Bill The Jini Vision JavaWorld Agosto 1999 Venners Bill Locate services with the Jini lookup service JavaWorld Febbraio 2000 Venners Bill Separating UI and Functionality Artima com 2000 Murphy Keiron Jini released from its magic lamp Febbraio 1999 Murphy Keiron A Jini pioneer an interview with Freeman Jackson Marzo 1999 Marchal Beno t A first look at Jini lookup and discovery protocols Novembre 2000 Minsky Marvin La societ della mente Adelphi 1989 Somalvico Marco Aspetti filosofici dell Intelligenza Artificiale Atti del 4 Convegno AIIA Parma 1994 Amigoni Francesco Zanisi Damiano Descrizione teorica e propriet della nozione di agenzia in intelligenza artificiale Tesi di Laurea Politecnico di Milano A A 1994 95
20. caldaia ha le seguenti operazioni void chiudi_gas chiude il rubinetto del gas void apri_gas apre il rubinetto del gas int stato gas restituisce lo stato del rubinetto del gas GAS_APERTO o GAS_CHIUSO L apparecchio di tipo Comunicazione come il telefono la posta elettronica il fax ha la seguente operazione int invia String dest String msg invia il messaggio msg a dest ritorna la costante OK se l operazione di invio andata a buon fine altrimenti se si presentato un errore restituisce la costante ERRORE Lo schema complessivo delle interfacce con la definizione delle variabili e dei metodi mostrato nella figura sotto riportata 105 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Interface Dispositivo static final int OK static final int ERRORE String nomel String descrizione String locazione EventRegistration addRemoteEventListener RemoteEventListener listener MarshalledObject handback ext nds extends ends Interface Senosre Interface Apparecchio Interface Attuatore int campionamentol static final int ON static final int APERTO static final int OFF static final int CHIUSO void on void chiudi void off void apri int stato int stato Interface Intrattinimento Interface Comunicazione int invia String dest String msg Interface Lavaggio Interface Gas static final int ACQUA_APERTA static final int
21. discovery xe r javax swing java awt javax swing event java awt event javax swing tree com zappanoseda Permette di programmare delle operazioni da svolgere in un determinato istante author Luca Zappa amp Alberto Noseda version 1 1 public class ToDo extends JFrame static int periodo 10 della lista delle azione class AzioneDifferita implements Comparable Date data Dispositivo dispositivo int operazione public AzioneDifferita Date d Dispositivo disp int op data d dispositivo disp operazione op Intervallo in secondi di scansione 193 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche public int compareTo Object o AzioneDifferita a AzioneDifferita 0 int comp data compareTo a data if comp 0 comp 1 return comp class Azione implements ActionListener public Dispositivo dispositivo JTextField data JFrame frame Image iconcina ButtonGroup bgroup new ButtonGroup RadioButton accendi new JRadioButton Accendi RadioButton spegni new JRadioButton Spegni RadioButton apriAcqua new JRadioButton Apri acqua RadioButton chiudiGas new JRadioButton Chiudi gas RadioButton apriGas new JRadioButton Apri gas RadioButton chiudiAtt new JRadioButton Chiudi RadioButton apriAtt new JRadioButton Apri CyiiGy Gg Gp Gi CCG
22. e 172 APPENDICE C LISTATI C 1 9 Classe EventoCasa package com zappanoseda import java rmi import com zappanoseda Vila Evento Interfaccia che assegna gli ID degli allarmi author Luca Zappa amp Alberto Noseda version 1 0 public final class EventoCasa Costante che rappresenta l evento sconnessione del servizio da Jini public static final long SCONNESSIONE 0 Vita Costante che rappresenta l evento rottura dispositivo public static final long ROTTURA DISPOSITIVO 1 Costante che rappresenta l evento perdita acqua public static final long PERDITA ACQUA 2 Vici Costante che rappresenta l evento perdita gas public static final long PERDITA GAS 3 Costante che rappresenta l evento mancanza linea di comunicazione public static final long MANCANZA_LINEA 4 Costante che rappresenta l evento temperatura troppo alta 7 public static final long TEMPERATURA_ALTA 10 Vici Costante che rappresenta l evento temperatura troppa bassa public static final long TEMPERATURA_BASSA 11 Vici Costante che rappresenta l evento rilevazione fumo public static final long RILEVAZIONE_FUMO 12 Villa 173 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Cost
23. jess Rete che implementa il motore inferenziale Ogni oggetto jess Rete ha la propria base di conoscenza l agenda le regole ecc per incapsulare Jess all interno di Java basta semplicemente creare un oggetto jess Rete e manipolarlo Rete r new Rete r executeCommand assert padre mario luca r run Per la comunicazione dal motore inferenziale verso la classe Java si utilizza la funzione Jess call Per prima cosa necessario collegarsi alla classe Java tramite la funzione bind successivamente con la call possibile richiamare i metodi di tale classe e passare gli eventuali parametri che sono richiesti bind classe new nome_classe_Java defrule nonno nonno x z gt call classe stampa_nonno x z 79 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 4 6 Jini e le differenti versioni di J ava In questa sezione diamo una breve indicazione di come un servizio Jini pu essere realizzato su dispositivi device limitati dal punto di vista della potenza di calcolo e della memoria 4 6 1 Le versioni di Java Un sistema Jini per funzionare deve avere a disposizione una Java Virtual Machine JVM in grado di eseguire le classi Jini Esistono diverse soluzioni a seconda delle potenzialit del dispositivo infatti la piattaforma Java 2 non distribuita dalla Sun Microsystems in un unica versione ma ci sono diverse edizioni editions configurazioni confi
24. lo strumento per la realizzazione di sistemi esperti sviluppato negli anni 80 presso il laboratorio Lyndon B Johnson Space Center della NASA negli Stati Uniti In Jess come in CLIPS possibile definire regole di produzione dette anche pi semplicemente regole costituite essenzialmente da un insieme di condizioni e da una sequenza di azioni Se le condizioni di una regola sono soddisfatte essa pu essere eseguita e in questo caso verranno eseguite in sequenza le azioni in essa specificate I componenti principali sono e i fatti facts e le regole rules e il motore inferenziale rules engine o interprete L insieme dei fatti e delle regole forma la base di conoscenza Knowledge Base del sistema esperto 4 5 1 I fatti I fatti sono uno dei modi per rappresentare informazione conoscenza ogni fatto rappresenta un pezzo di informazione che risiede nella lista dei fatti fact list Un fatto un elenco di stringhe racchiuso tra parentesi e viene inserito nella fact list con il comando assert assert fatto da asserire Ecco alcuni esempi di inserimento di fatti assert padre giovanni marco assert uomo mario assert un uomo ha due gambe 75 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Quando un fatto viene inserito nella fact list il sistema gli assegna un numero in modo da poterlo identificare univocamente fact address lt Fact 2 gt Per eliminare u
25. per tutti coloro che ne abbiano necessit In pratica ogni volta che un nuovo device viene connesso al circuito prima annuncia chi e cosa in grado di fare successivamente spiega come deve essere utilizzato attraverso la sua interfaccia In una comunit Jini i servizi possono essere dinamicamente aggiunti o tolti le applicazioni possono poi ricercare tali servizi ed usarli senza averne a priori una specifica conoscenza Ad esempio una stampante nel momento in cui si connette ad una comunit Jini prima si presenter e poi esporr la sua interfaccia contenente per esempio il servizio print Se successivamente un frigorifero Jini dovesse aver bisogno di stampare una pagina con dei dati relativi al proprio funzionamento sar sufficiente che vada a ricercare chi nella comunit mette a disposizione il servizio print e poi richiederne l esecuzione 59 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 4 3 1 Servizi Il concetto pi importante all interno dell architettura di Jini quello di servizio 17 Un servizio un entit che pu essere usata da una persona da un programma o da un altro servizio Un servizio pu essere computazione memoria un canale di comunicazione un dispositivo hardware o un altro utente Due esempi di servizi sono stampare un documento e tradurre un documento da un formato ad un altro Un sistema di Jini non dovrebbe pensarsi come un insieme di clients
26. web11 web12 web13 web14 web15 web16 web17 web18 web19 web20 web21 web22 Siemens multinazionale dell elettronica http www siemens com Domustech divisione dell Olivetti che si occupa di automazione domestica http www olivettilexikon it Electrolux azienda produttrice di elettrodomestici http www electrolux it HAVI Organization organizzazione per lo studio di uno standard per i dispositivi di intrattenimento http www havi org Sun Microsystems azienda che ha sviluppato Java e Jini http www sun com Jini Community sito ufficiale della comunit Jini http www jini org JavaWorld rivista elettronica su Java http www javaworld com Gamelan portale di Information Technology http www gamelan com Artima azienda attiva in progetti Jini http www artima com Siliware azienda che produce applicazioni in Jini http www jinivision com Noel s Nuggets esempi e utilizzo di Jini http www enete com Jini Tutorial guida all uso di Jini http www javacats com US articles Ben inil html Jini Technology lezione su Jini http members tripod com gsraj jinni chapter Dipartimento di Elettronica e Informazione del Politecnico di Milano http www elet polimi it 143 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche web23 Java linguaggio di programmazione multipiattaforma http java sun com web24 Bruce Eckel
27. 1 JLabel no new JLabel Nessun dispositivo trovato SwingConstants CENTER no setForeground Color red pannello add no return pannello private static void controllaAzioni Date dataAttuale new Date Iterator it tabella iterator AzioneDifferita a System out println Numero di azioni programmate tabella size while it hasNext a AzioneDifferita it next if dataAttuale compareTo a data gt 0 Azione da attivare it remove try if a dispositivo instanceof Lavaggio Lavaggio lav Lavaggio a dispositivo switch a operazione case 1 System out println ToDo Accensione a dispositivo nome 201 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche a dispositivo a dispositivo lav on break case 2 System out println ToDo nome lav off break case 3 System out println ToDo nome lav apri_ acqua Spegnimento Apertura acqua break case 4 System out println ToDo Chiusura acqua a dispositivo nome lav chiudi_acqua break else if a dispositivo instanceof Gas Gas gas Gas a dispositivo switch a operazione case 1 System out println ToDo Accensione a dispositivo nome gas on break case 2 System out println ToDo Spegnimento a dispositivo nome gas of break case 5 System out print
28. 1 Bluetooth Consortium per la corto raggio radiofrequ supporta enza solo voce e dati FDM Multiplexing a divisione di frequenza 1 Differenti tipi in diverse parti dello spettro 2 Nessuna agenzia ha ancora certificato IEEE 802 11 ma la WLIF sta lavorando a questo con l Universit del New Hampshire 3 BRAN succeduto ad HiperLAN come nome per lo standard di rete a radiofrequenza ETSI Tabella 2 1 Tecnologie wireless per la rete domestica Le infrastrutture attuali di radiomobile TACS ETACS e AMPS prima generazione GSM DCS PCS seconda generazione hanno un servizio 22 CAPITOLO 2 STATO DELL ARTE dati a velocit molto basse inutilizzabile per una rete domestica 42 si sono studiati quindi standard alternativi specifici Gli standard sono HomeRf Wi Fi IEEE 802 11B e Bluetooth 2 12 13 HomeRf sostenuto da IBM Motorola e Proxim usa la frequency hopping e viaggia a 2 Mbit s Wi Fi sostenuto da Cisco System 3Com e Lucent Technologies usa la direct sequence dei dati viaggia a 11Mbit s ed pi costoso di HomeRf Bluetooth sostenuto da Intel Ericsson e Nokia non riguarda solo la casa ma si propone come standard di radiofrequenza a 2 4 GHz cui operano anche gli altri per la connessione di cellulari computer palmari portatili IEEE 802 11 permette sia l utilizzo di DS sia di FH e con entrambe le tecniche si arriva ad un massimo bit rate di 2 Mbi
29. Agenzie Domotiche MI A Mobile Intelligent Agent agente intelligente mobile MI ME Multipurpose Internet Mail Extensions MPEG Moving Picture Experts Group Sistema di compressione video OS Operating System sistema operativo OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing multiplazione a divisione di frequenza ortogonale PAI Parallel Artificial Intelligence intelligenza artificiale parallela PAN Personal Area Network rete personale PDA Personal Digital Assistant un piccolo computer spesso contiene calendario agenda blocco note e altre piccole applicazioni PLC Onde convogliate su linea elettrica PMA Planning for Multiple Agents pianificazione per agenti multipli POP3 Post Office Protocol 3 protocollo usato per le email su Internet QAM Modulazione di ampiezza in quadratura RFC Request For Comments RMI Remote Method Invocation La caratteristica di Java per accedere ad oggetti remoti RMIC RMI Compiler il compilatore distribuito con JDK per gli oggetti remoti RMID RMI Daemon RPC Remote Procedure Call chiamata di procedura remota Salutation Tecnologia per realizzare sistemi distribuiti simile a Jini 150 APPENDICE A GLOSSARIO SMS Short Message System SMTP Simple Mail Transfer Protocol protocollo usato su Internet per inviare i messaggi di posta elettronica SWAP Shared Wireless Access Protocol Swing Graphics toolkit di Sun Toolkit per costruire interfacce grafica in Java dis
30. Autore del libro Thinking in Java distribuito gratuitamente su Internet http www bruceeckel com web25 Jess sistema esperto in Java http herzberg ca sandia gov jess web26 Servlet Tutorial guida all uso delle servlet http web2 java sun com docs books tutorial servlets web27 ajile Systems chip che esegue bytecode in hardware http www ajile com 144 A GLOSSARIO ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Tecnologia a larga banda per le connessioni residenziali verso Internet API Application Programming Interface Le interfacce che un programmatore utilizza AWT Abstract Window Toolkit Toolkit originale per costruire interfacce grafica in Java BRAN Broadband Radio Access Networks BT BlueTooth standard wireless Bytecode ll codice macchina della JVM Viene ricavato dalla compilazione del codice sorgente Browser Programma che permette la visualizzazione di pagine HTML utilizzato su Internet per la navigazione CCK Complementary Code Keying CDC Connected Device Configuration specifiche Sun per Java API su device limitati per potenza di calcolo e o memoria come PDA 145 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche CEBus Standard di CIC per ricercare e usare device su powerline CGI Common Gateway Interface CIC CEBus Industry Council Organismo di standardizzazione di CEBus Cjip Chip di Imsys in grado di eseguire Java bytecode in hardware
31. Il linguaggio Telescript fornisce quindi un ambiente per lo sviluppo di agenti mobili 3 6 Agenzia dinamica Agenzia dinamica 35 la denominazione di quella particolare agenzia che si ottiene distribuendo l uniformit su un insieme di semiagenti operatori eterogenei per mezzo di un sistema a codice mobile Nell agenzia dinamica il semiagente operatore la somma dell agente fisso intelligente o FIA Fixed Intelligent Agent con l interfaccia tra agente fisso e agente mobile o MFI MIA FIA Interface mentre il 44 CAPITOLO 3 TEORIA DELLE AGENZIE semiagente cooperatore viene costruito da un agente mobile intelligente o MIA Mobile Intelligent Agent I semiagenti cooperatori sono derivati da repliche dello stesso MIA che quindi viaggia raggiunge si replica ed evolve su ogni FIA il quale in grado di svolgere uno specifico compito Il requisito di base che gli agenti siano collegati da una rete di comunicazione base per la cooperazione Esistono varie fasi nella costruzione di un agenzia dinamica La prima fase l invio del MIA La seconda fase consiste nel viaggio replica e installazione del MIA su ogni FIA La terza fase l estrazione da parte del MIA delle informazioni e funzioni operative del FIA Si costruisce quindi un AFIA Abstracted FIA che costituisce il modello del FIA sottostante La quarta fase l organizzazione cio la comunicazione delle informazioni estratte nella terz
32. Il termine agenzia stato usato per la prima volta da Marvin Minsky 32 nel tentativo di spiegare l intelligenza come combinazione di cose pi semplici gli agenti sono le entit della nostra mente che sanno svolgere compiti semplici ma presi individualmente non sono in grado di svolgere un compito complesso per fare ci basta secondo Minsky organizzare adeguatamente gli agenti elementari ovvero strutturare un interazione tra loro Si rende disponibile l informazione di cosa un agente fa ma non di come lo fa interfaccia 29 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Un agenzia quindi un organizzazione di agenti che fornisce una prestazione complessiva non ottenibile da un singolo agente In questo caso gli agenti non sono semplici come quelli di Minsky ma sono sede di attivit inferenziale produzione di nuova conoscenza a partire dalla conoscenza attuale e sono quindi agenti intelligenti in grado di risolvere problemi non elementari Minsky dice che non esiste un modello unico per la mente umana piuttosto esiste un insieme di modelli che cooperano e competono tra loro l agenzia della mente L attivit inferenziale consta di ragionamenti logici deduttivi i quali partendo da alcune premesse formule logiche attraverso una catena di applicazioni di regole di inferenza arrivano ad alcune conclusioni La pi famosa regola di inferenza denominata Modus Ponens che a partire dal
33. Java indipendenti dalla piattaforma che estendono i server orientati alla domanda risposta come ad esempio i web server Java Ad esempio una servlet pu raccogliere dati tramite una form e aggiornare un database con questi dati Le servlet sono per i server ci che le applet sono per i browser 46 A differenza delle applet le servlet non hanno interfaccia grafica verso l utente Le servlet sono un ottimo sostituto per gli script CGI esse sono una via per generare documenti dinamici in modo facile e veloce inoltre esse demandano il problema della programmazione dal lato server ad API specifiche di ogni piattaforma Esse sono sviluppate con l estensione standard di Java Java Servlet API Questo elimina anche tutta una serie di problemi che un programma crea ad esempio di sicurezza Come detto l utilizzo primario quello di gestire le richieste HTTP da parte di un client attraverso web browser o altro programma per fare connessioni attraverso Internet ma altri possibili utilizzi sono permettere la collaborazione tra persone infatti una servlet pu gestire richieste concorrenti multiple e sincronizzarle es sistemi di conferenza 70 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE on line recapitare e reindirizzare richieste infatti le richieste possono essere reindirizzate ad altre servlet o server 4 4 2 Architettura Il package javax servlet fornisce le interfacce e le classi per scrivere servlet L astrazione centrale
34. Kaiserslautern un sistema multiagente che supporta la mobilit forte Gli agenti sono realizzati con un linguaggio specifico al quale si affianca un linguaggio di programmazione standard C C Tcl e Concordia 36 sviluppato da Mitsubishi Electric permette di realizzare e amministrare un applicazione ad agenti mobili Concordia estende Java con meccanismi per la mobilit e supporti per la sicurezza basato su un insieme di server struttura runtime che si occupano di 40 CAPITOLO 3 TEORIA DELLE AGENZIE o mobilit un agente si pu spostare da un server ad un altro o comunicazione e coordinazione la comunicazione fra agenti avviene attraverso gli eventi mentre la sincronizzazione con punti di sincronizzazione o Sicurezza assicura il recupero da situazioni nelle quali un agente fallisce D Agents 36 permette di sviluppare agenti mobili scritti in diversi linguaggi tra cui Tcl e Java Per l esecuzione delle applicazioni ad agenti mobili D Agents si serve di un agente server per ogni host IBM Aglets 36 37 sviluppato da IBM Tokyo Research Laboratory fornisce meccanismi che permettono di costruire oggetti Java mobili in grado cio di migrare da un nodo all altro di Internet concetti chiave di questa tecnologia sono gli aglet e i contesti Un aglet un oggetto Java mobile in grado di migrare da un nodo a un altro di una rete Ciascun aglet possiede un proprio thread nel quale viene eseguito e
35. SISTEMA a Sensori di gas acqua fumo temperatura luce e movimento sistemati possibilmente in ogni stanza b Attuatori ad ogni porta finestra porta finestra tapparella tenda e porta d ingresso c Valvole di controllo per l impianto idraulico e gas d Interruttori per l impianto elettrico e Termostati programmabili f Elaboratori individuali comprensivi di allacciamento alla rete Internet g Telefoni segreterie telefoniche e fax h Televisione anche via cavo e via satellite VCR e Hi Fi i Elettrodomestici cucina frigorifero lavatrice lavastoviglie forno ecc j Temporizzatori dei dispositivi domestici Poi sono presenti un agente supervisore che anche depositario della base di conoscenza l agente ascoltatore di tutto ci che avviene tra gli agenti operatori gli agenti che si occupano della comunicazione con luomo via web e mail e SMS l agente che si occupa dell interfaccia con l utente possibilmente grafica di facile comprensione e utilizzo Tutti gli agenti possono generare eventi quali il collegamento o scollegamento alla federazione il malfunzionamento o la rottura Poi gli agenti di tipo a e f e i possono generare eventi speciali di rilevante importanza per la gestione della casa Tutti questi dispositivi che singolarmente non rappresentano niente di innovativo devono unirsi per far fronte alle esigenze vecchie e nuove del padrone di casa II cambiamento del
36. System out println LookupLocator port iPort Ricerca del Jini Lookup Service reggie sul localhost o specificato come argomento ad su un certo IP R7 registrar lookup getRegistrar id registrar getServiceID System out printlin ServiceRegistrar registrar System out println ServiceID id catch Exception e System out println exception e se 199 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche System out println Impossibile trovare il lookup service System out println public void ricercaApparecchiAttuatori ServiceTemplate template Class c Dispositivo class template new ServiceTemplat null cy null try matches registrar lookup template 50 catch Exception e System out println exception e public JPanel listaApparecchiAttuatori int i j numDisp Object object Dispositivo disp Azione al String testo JButton bottone JPanel pannello new JPanel pannello setBackground Color white JLabel et new JLabel Premere uno dei bottoni per programmare una azione SwingConstants CENTER et setForeground Color black pannello add et System out println ToDo ServiceMatches matches System out println ToDo Number of matches matches totalMatches numDisp 0 for i 0 i lt matches tot
37. bit rate di 2400 bit s questa scheda pu essere utilizzata per mandare e ricevere messaggi e dati tra PC e periferiche inoltre dato in dotazione un software di riconoscimento del linguaggio per cui possibile parlare al computer da ogni punto della casa Altre compagnie si sono riunite in un unica organizzazione HomePlug Powerline Alliance 15 che utilizza una tecnologia sviluppata dalla Intellion e prevede l installazione di componenti in ogni computer o apparecchiatura che si vuole collegare La tecnologia utilizzata trasmette dati sopra la banda di 4 MHz dove c la massima interferenza nella rete elettrica a 60Hz fino alla banda di 21 MHz utilizzando canali di comunicazione multipli in modo dinamico in pratica si determina di volta in volta qual il canale meno rumoroso e a degradazione minore La velocit di trasmissione arriva a 8 MBit s e il suo utilizzo quello di poter condividere informazioni tra computer nella stessa casa e utilizzare lo stesso accesso ad Internet AI di l delle promesse di ogni singolo venditore il consumatore deve ancora vedere un vero prodotto che permetta alta velocit di trasmissione sulle linee elettriche Inoltre non sembra ci sia un grande sforzo per rendere i singoli prodotti interoperabili tra loro 2 5 3 Radiofrequenza wireless La radiofrequenza la tecnologia a maggior sviluppo attuale per la trasmissione di dati e voce in molte situazioni la radiofrequenza d u
38. border import com zappanoseda ApparecchioApplet Applet standard per il controllo degli apparecchi author Luca Zappa amp Alberto Noseda version 1 0 public class ApparecchioApplet extends JApplet implements public Apparecchio myServerInterface JIButton accendi new JButton Accendi JButton spegni new JButton Spegni JTextField stato JLabel etl new JLabel lt html gt lt b gt Apparecchio SwingConstants C JLabel et2 new JLabel Zappa amp Noseda AIRLAB COMO gennaio 20 SwingConstants CENTER JLabel tNome etDescrizione etLocazione public ApparecchioApplet Costruttore public ApparecchioApplet Apparecchio myServerInterfac myServerInterface myServerInterfaceIn public void init Container cp getContentPane cp removeAll cp setLayout new BorderLayout cp add BorderLayout NORTH etl cp add BorderLayout SOUTH et2 try JPanel panCentr new JPanel new GridLayout 2 1 JPanel p3 new JPanel new GridLayout 3 1 etNome new JLabel Nome Apparecchio myServerInterface nome p3 add etNome etDescrizione new JLabel Descrizione myServerInterface descrizione p3 add etDescrizione Entry ENTER 01 mu In 171 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche etLoca
39. chiudi_gas break else if a dispositivo instanceof Apparecchio Apparecchio app Apparecchio a dispositivo switch a operazione case 1 Accendere app on break case 2 Spegnere app off 130 CAPITOLO 7 REALIZZAZIONE SPERIMENTALE break else if a dispositivo instanceof Attuatore Attuatore att Attuatore a dispositivo switch a operazione case 7 Aprire att apri break case 8 Chiudere att chiudi break catch Exception e System out println ToDo controllaAzioni exception e else return Listato 7 16 Ricerca delle azioni da eseguire controllaAzioni 7 6 Valutazioni Il sistema da noi realizzato nel complesso abbastanza esteso come si pu notare dalla tabella sottostante che indica le LOC Lines Of Code linee di codice dei vari moduli Questi vengono raggruppati a seconda del loro scopo package com zappanoseda contiene le interfacce delle famiglie dei dispositivi e le classi di utilit generale la simulazione dei dispositivi la parte di telecontrollo e monitoraggio la parte di gestione intelligente con il motore inferenziale 131 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche
40. comunicare dispositivi diversi tra loro Pensata non solo per l ambito domestico ma pi in generale per una rete di comunicazione globale fra tutti i dispositivi elettronici presenti nella nostra vita di tutti i giorni la comunit Jini stata proposta come standard per l intercomunicazione Noi ci siamo serviti di questa tecnologia perch l abbiamo ritenuta un ottima base di partenza per la costruzione non semplicemente di un sistema domotico ma di un agenzia domotica Nell ambito dell intelligenza artificiale l agenzia 34 rappresenta la cosiddetta macchina della cooperazione ovvero quella macchina che emula il comportamento di una comunit di uomini che possono cooperare tra loro La risoluzione di un problema complesso implica la scomposizione in sottoproblemi pi semplici ognuno dei quali pu essere CAPITOLO 1 INTRODUZIONE risolto da un membro della societ quindi i risultati parziali sono raccolti per ottenere l obiettivo primario 32 Un agenzia domotica in particolare permette di integrare tra loro tutti i sistemi presenti in una casa fornendo un servizio che non sarebbe possibile ottenere dai singoli con una gestione globale della casa L architettura informativa prevede un agente supervisore centralizzato la cui attivit inferenziale consiste nel ricevere i risultati delle rilevazioni tramutati in fatti dei sensori e di tutti gli altri dispositivi presenti nella casa e nel decidere quali azion
41. comunicazioni e Facilitare l interazione intrabipolare dove la macchina l agenzia domotica con la quale l uomo deve interagire in modo efficace e Facilitare l interazione interbipolare tra gli uomini che abitano la propria casa domotizzata Negli individui anziani o disabili il polo uomo macchina pu compensare le limitazioni del polo uomo corpo eseguendo le attivit che questo non in grado di svolgere in questo modo l individuo inteso come bipolo non pi limitato 3 3 2 Modello Un modello una rappresentazione costruita dall uomo della conoscenza relativa a un particolare fenomeno del mondo reale in quanto finito oggettivo e sperimentabile esso composto da formalismo e forma ed una scelta finita di informazioni da una sorgente infinita che il fenomeno La macchina rappresenta un modello con componenti e architettura modo di comporre le singole funzioni dei componenti Una macchina quindi reifica un modello ed un rozzo emulatore della realt la 32 CAPITOLO 3 TEORIA DELLE AGENZIE macchina produce gli stessi effetti visti dall esterno ma non con gli stessi processi la macchina emula e non simula del fenomeno reale Quando il modello concerne fenomeni del mondo reale la macchina detta macchina dei fenomeni o macchina del mondo Quando il modello concerne l intelligenza e l interazione col mondo reale la macchina detta macchina dell informazione o macchina dei m
42. dei piani tattici svolgimento delle operazioni previste nel piano tattico e la supervisione dell esecuzione da parte del supervisore il quale deve controllare che non si verifichino conflitti tra gli agenti possibile che per risolvere un conflitto il supervisore richieda una nuova pianificazione tattica o strategica La quarta fase l integrazione dei risultati parziali cos da ottenere il risultato globale Questa fase eseguita dall agente integratore che restituisce la soluzione al problema originario posto all agenzia Vantaggi di un agenzia dinamica Semplicit di integrazione di agenti eterogenei Flessibilit o Scelta la classe di problemi le fasi di decomposizione e composizione possono essere fatte automaticamente o Uno stesso gruppo di FIA cambiando il MIA pu affrontare problemi diversi o Si pu variare dinamicamente la topologia di un agenzia inserendo nuovi FIA ad esempio perch un problema non pu essere affrontato dai FIA attuali reclutati 46 4 TECNOLOGIE UTILI ZZATE Java write once run anywhere Jini write once run from anywhere 4 1 Premessa Z II nostro obiettivo quello di realizzare un agenzia domotica che integri tutte le funzionalit viste nel capitolo 2 permettendo quindi di avere un controllo e un monitoraggio in remoto della casa e una sua gestione intelligente Il nostro presupposto di partenza una casa gi costruita con una LAN domestic
43. della Servlet API l interfaccia servlet Tutte le servlet implementano questa interfaccia direttamente oppure pi comunemente estendendo la classe che la implementa httpservlet come si vede nella figura 4 9 Figura 4 9 Ereditariet servlet L interfaccia servlet dichiara ma non implementa i metodi per gestire le servlet e le loro comunicazioni con i client chi scrive la servlet deve fornire alcuni o tutti questi metodi nello sviluppo 71 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 4 4 2 1 Interfacce Quando una servlet accetta una chiamata da un client riceve due oggetti e ServletRequest il quale incapsula la comunicazione dal client al server e ServletResponse il quale incapsula la comunicazione dal server verso il client Questi due oggetti sono interfacce definite nel package javax servlet L interfaccia ServletRequest permette accesso da parte della servlet a e informazioni come il nome dei parametri passati dal client e il protocollo schema in uso dal client e il nome dell host remoto che ha fatto la richiesta e il nome del server che ha ricevuto la richiesta e Lo stream di input ServletInputStream viene utilizzato per prendere dati dai client che usano protocolli HTTP POST e PUT L interfaccia ServletResponse d alla servlet i metodi per replicare al client Essi e permettono alla servlet di settare il content lenght e il MIME type della risposta e
44. di tipo generale per lo sviluppo di software in grado di essere eseguito su piattaforme differenti inoltre con l introduzione del Remote Method Invocation RMI molto adatto per realizzare applicazioni distribuite Per dimostrare il potenziale di Java e per evitare che il relativo progetto di ricerca venisse archiviato nel 1994 venne creato un browser Web in grado di eseguire gli applet Java Il browser dimostr due cose di Java che cosa poteva offrire al World Wide Web e che tipo di programmi si potevano creare tramite Java due programmatori Patrick Naughton e Janathan Payne utilizzarono Java per creare il browser in origine chiamato WebRunner ma poi ribattezzato Hot ava Anche se Java e il browser HotJava ricevettero parecchia attenzione all interno della comunit del Web il linguaggio decoll realmente solo dopo che Netscape divent la prima societ ad averne la licenza 49 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche nell agosto 1995 Marc Andreesen un dirigente di Netscape fu uno dei primi al di fuori di Sun ad accorgersi delle potenzialit di Java e offr a questo linguaggio il suo entusiastico sostegno alla conferenza JavaOne del maggio 1996 Java rappresenta un enorme opportunit per tutti noi disse nel suo intervento 4 2 1 Caratteristiche L obiettivo principale di Java quello di avere un linguaggio indipendente dalla piattaforma platform indipendence in mod
45. domotica si pu inquadrare se si considera la visione innovativa dell uomo come bipolo uomo macchina 39 Con bipolo uomo macchina si intende un individuo pensante interagente e comunicante che esplica le proprie attivit intellettive in due siti distinti il polo uomo corpo e il polo uomo macchina Il corpo integra il cervello con il sistema sensorio e motorio esiste una macchina elaboratore che emula una parte dell attivit intellettiva del cervello e una macchina robot che emula una parte delle attivit sensoriali e motorie dell uomo Per effetto del progresso dell intelligenza artificiale esiste una tendenza di concentrazione nel polo uomo corpo dell attivit di intelligenza creativa e nel polo uomo macchina dell intelligenza fabbricativa 40 Questa concezione dell uomo come unica entit ma fisicamente separata in due luoghi impone una nuova visione dei processi di comunicazione Si ha comunicazione intrabipolare interna al bipolo e 31 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche comunicazione interbipolare interazione tra uomini Quest ultima pu essere comunicatio in praesentia ovvero tra polo uomo corpo di un individuo e polo uomo corpo di un altro oppure comunicatio in absentia tra poli uomo macchina e poli uomo corpo tutte le altre combinazioni 41 Un sistema domotico deve quindi soddisfare una duplicit di esigenze relative alle
46. e servers o utenti e programmi o programmi e archivi piuttosto un sistema Jini consiste in un insieme di servizi che sono raggruppati per il compimento di una particolare operazione servizi possono usare altri servizi e un client di un servizio pu essere anch esso in un servizio con altri clients La natura dinamica di un sistema Jini permette ai servizi di essere aggiunti o ritirati in qualunque momento Jini fornisce i meccanismi per la costruzione la ricerca la comunicazione e l uso dei servizi del sistema distribuito Esempi di servizi sono dispositivi quali le stampanti i monitor o i dischi software quali applicazioni o programmi di utilit le informazioni quali le basi di dati o gli archivi e gli utenti del sistema I servizi in un sistema Jini comunicano tra loro usando un protocollo che un insieme di interfacce scritte nel linguaggio di programmazione Java 4 3 1 1 Lookup Service II Lookup Service 18 ha il compito di ricercare e trovare i servizi presenti nella federazione Esso non altro che una tabella contenente le interfacce che descrivono le funzionalit dei servizi presenti nella comunit Jini in aggiunta vengono memorizzati degli attributi che servono per specificare in maniera pi completa il servizio Tipici attributi 60 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE sono il nome la descrizione e la locazione essi sono descrizioni testuali maggiormente comprensibili da un utilizzatore uma
47. forniscono lo stream di output ServletOutputStream e un oggetto Writer attraverso il quale la servlet pu rispondere al client Le classi e le interfacce descritte sopra servono per una servlet di base le servlet http hanno altri oggetti addizionali che provvedono alle capacit di controllo di sessione lo scrittore di servlet pu utilizzare queste API per mantenere lo stato tra una servlet e il client che si mantenga attraverso pi connessioni poich il protocollo http senza stato Inoltre esistono API per i cookie utilizzati per salvare dati del 72 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE client e per recuperarli successivamente Da ultimo possibile fare multithreading con le servlet 4 4 2 2 Ciclo di vita II ciclo di vita di una servlet semplice si veda la figura 4 10 1 la servlet viene inizializzata dal server quando viene invocata il server chiama il metodo init 2 la servlet gestisce zero o pi richieste da parte di client 3 il server rimuove la servlet Load q web server web server Unload web server Figura 4 10 Ciclo di vita di una servlet 73 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Di solito il passo 3 fatto allo shutdown del server in quanto accade raramente che una servlet venga distrutta mentre il server ancora attivo di solito questo avviene per ordine dell amministratore del server Questo im
48. i 0 i lt lista totalMatches i if lista items i service instanceof Dispositivo disp Dispositivo lista items i service testo disp nome disp locazione bottone new JButton testo bottone setToolTipText disp descrizione Helpino new Azione al n testo numDisp t jx Cilco sugli attributi dei servizi trovati FN for j 0 j lt lista items i attributeSets length JFF object lista items i attributeSets j a Se la classe di un attibuto istanza di una Applet associa al bottone l apertura di tale Applet Se invece si tratta di una icona la visualizza if object instanceof Applet al applet Applet object else if object instanceof Icona Icona icona Icona object bottone setIcon icona getIcon al iconcina icona getImage Se negli attributi del servizio non stata trovata nessuna Applet viene carica quella di default nell interfaccia implementata dal servizio y 116 CAPITOLO 7 REALIZZAZIONE SPERIMENTALE if al applet null nessuna applet trovata if lista items i service instanceof Sensore al applet new SensoreApplet Sensore disp else if lista items i service instanceof Apparecchio if lista items i service instanceof Gas al applet new GasApplet Gas disp else if lista items i service instanceof Lavaggio al applet new LavaggioA
49. i frequentatori della mailing list Jini Users per i consigli ricevuti e le persone che l ambiente universitario gli ha permesso di apprezzare in questi anni di studio II nostro ultimo ringraziamento va al Ceti senza il quale la ZNS non sarebbe mai esistita e non solo quella vi vii INDICE SOMMARIO _ _ _ x L LL LL L LL L LLL LL LL LLL LLL LLL LLL iv RI NGRAZI AMENTI _ ____ L L L L L L L LL LLL LLL LLL LLL vi INDICE aaa aaa aaa ee viii I NDI CE FI GURE TABELLE E LISTATI _________________ xiii 1 INTRODUZIONE _____ Z L L L LL LLL LL LL LLL LLL LL LLL 1 2 STATO DELL ARTE MSM lt gt _ LL L LLL LLL LLL LOLLL 8 2 1 Premessa 2 L2 LLL LLL LLL LLL LL LLL LLL LLL 8 2 2 Prodotti presenti sul mercato ___________________ 10 2 3 Considerazioni economiche e di mercato___________ 12 2 4 Aree di automazione __________________________ 14 2 5 Tecnologie trasmissive ________________________ 17 2 5 1 Linee telefoniche 2 2222222 17 2 5 2 Onde convogliate su linea elettrica _______ 2222222222200 19 2 5 3 Radiofrequenza wireless ___ 2222222 21 2 5 4 Standard di trasmissione misti ______ 222222222 24 2 6 Architettura di rete domestica ___________________ 26 3 TEORIA DELLE AGENZI E 28 viii INDICE 3 1 Premessa _ ______ 2 22L L2 LLL LLL LLL LLL LLL LOLOL 28 3 2 Agenzia ____ _ L L L LLL LL LLL LLL LLL LLL LLL LLO 29 3 3 Teoria alla base del agenzia ____________________ 31 3 3 1 Bipolo uomo macchina 2
50. i valori di tali attributi Per questi motivi abbiamo deciso che i dispositivi domestici registrino i seguenti attributi listato 7 1 e Name contiene il nome e Servicelnfo informazioni generiche sul dispositivo nome produttore venditore versione modello numero seriale 110 CAPITOLO 7 REALIZZAZIONE SPERIMENTALE e Location specifica la collocazione fisica edificio piano stanza e Comment descrizione del dispositivo static String nome Luce static String descrizione Lampadina con pulsante accendi spegni static String stanza Salotto static Entry aeAttributes Descrizione del servizio aeAttributes 0 new Name nome Nome name aeAttributes 1 new ServiceInfo nome Nome name Zappa amp Noseda Produttore manufacturer AIRLAB COMO Venditore vendor Ua RN O NL Versione version on off Sigla modello model LUOOI Serial number serialNumber aeAttributes 2 new Location 0 Piano floor stanza Stanza room Casal Edificio building aeAttributes 3 new Comment descrizione Descrizione comment 4 attributi registrati applet e icona vengono aggiunte nel main Listato 7 1 Attributi del dispositivo Inoltre possibile allegare altri attributi opzionali come una applet realizzata dal costruttore del dispositivo per permetterne il controllo da parte dell utente e un ico
51. il codice si ha mobilit debole nel caso in cui sposto sia codice che stato si ha mobilit forte 37 38 CAPITOLO 3 TEORIA DELLE AGENZIE La tecnologia software da utilizzare deve essere un efficiente standard che permetta di costruire componenti che pur non essendo stati sviluppati in un progetto comune siano in grado di collaborare e di poter interagire dinamicamente Ad esempio la tecnologia Java consente di costruire componenti software interoperabili e portabili su qualunque piattaforma di una infrastruttura distribuita la quale pu essere immaginata come un vero e proprio middleware in grado di assicurare la distribuzione e l interoperabilit dei componenti software necessari per svolgere varie funzioni agenti cooperativi Nella definizione di un architettura di rete per una agenzia bisogna tener conto di e come rendere pubbliche informazione e conoscenza agli altri agenti e sviluppare un modello concettuale per gli agenti e per la loro comunicazione e come far comunicare agenti e ambiente di esecuzione e individuare piattaforme di trasferimento degli agenti e individuare possibilit e requisiti delle risorse per gli agenti e identit dell agente autenticazione appartenenza e localizzazione dei servizi di un agente e sorveglianza sugli agenti e garbage collection degli agenti non pi attivi e ambiente aperto anche ad agenti esterni Inoltre gli agenti mobili possono dinamicamente
52. k k kkk kkk kkk kkk kk kk S class TeleControlloFrame extends JFrame implements WindowListener public TeleControlloFrame super Controllo remoto public public void windowOpened WindowEvent e void windowClosing WindowEvent e System out println TeleControllo Chiusura applet System exit 0 public public public public public void windowClosed WindowEvent e void windowIconified WindowEvent e void windowDeiconified WindowEvent e void windowActivated WindowEvent e void windowDeactivated WindowEvent e 187 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche C 4 Sistema di gestione allarmi e scenari C 4 1 Motore inferenziale A Motore Inferenzial 2a version Agenzia Domotica Copyright 2001 Noseda Alberto amp Zappa Luca AirLab Como Collegamento alla classe bind cl new GestoreAllarmi Strutture per la gestione allarmi defglobal temperatura deftempl sl sl deftempl sl sl sl deftempl sl sl sl deftempl sl deftempl 5 S amp L sl Avvis defrul 2O a i e gt ate allarme ot tipo ot stanza ate allarme_temp ot a_b ot stanza ot temperat ate liv allarme ot tipo ot livello ot stanza ate dominus ot locazione ate stato_dispositivo ot dispositivo ot stanz
53. main x new miothread x Start a questo punto parte il codice nel metodo run della classe 56 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE class miothread extend Thread void run Per evitare che due thread accedano alla stessa risorsa si ha un meccanismo di monitor oggetto se si esegue un metodo all interno del monitor nessun altro thread pu eseguirlo Il codice sar class M synchronized void n Se ad un certo punto si ha bisogno di generare un evento si pu sospendere la syncronized con l istruzione WAIT e poi si riattiva la syncronized con l istruzione NOTIFY 4 2 8 Applicazioni distribuite In Java si possono eseguire parti di codice diverse che si trovano fisicamente su macchine diverse anche per costruzione PC minicomputer workstation Esistono due modi di vedere la cosa a basso e ad alto livello A basso livello il concetto primario quello di SOCKET ovvero un canale di comunicazione tra due macchine connessione bilaterale Esistono due classi in Java Socket e Server Socket La classe Socket serve per la richiesta di connessione e bisogna specificare il nome del 57 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche dominio della macchina verso la quale richiedere la connessione e la porta livello 4 delle reti o TCP di connessione Socket s new socket ing unico it 1701 La classe Server Socket usata
54. per le classi che non sono disponibili localmente Rf System setSecurityManager new RMISecurityManager Crezione degli attributi un array di oggetti entry che descrivono il servizio usato per registrare il servizio presso il lookup service myServer new Luce Aggiunta dell attributo che contiene l applet Java per il controllo in remoto Entry attributoApplet new LuceApplet myServer aeAttributes LookupAttributes add aeAttributes attributoApplet Aggiunta dell attributo che contiene l icona Icona ic new Icona luce gif if ic icon getIconHeight lt 0 L icona non stata trovata System out println Luce ICONA NON TROVATA else Entry attributoIcona ic i 179 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche aeAttributes LookupAttributes add aeAttributes attributoIcona joinmanager new JoinManager myServer aeAttributes myServer new LeaseRenewalManager System out println Luce JoinManager joinmanager Ricerca del Jini Lookup Service reggie sul localhost O se presente dove indicato nella riga di comando 3 System out println if args length gt 0 System out println ARGOMENTO args 0 lookup new LookupLocator args 0 else lookup new LookupLocator jini localhost
55. pochi permessi per questioni di sicurezza in modo da tutelarsi da eventuali azioni potenzialmente pericolose Il primo problema da noi affrontato stato quello di impostare la configurazione di sicurezza del web server in modo da concedere alla nostra servlet la possibilit di utilizzare l infrastruttura Jini Per fare questo bisogna editare il file delle policy del web server se si utilizza Tomcat il file tomcat policy presente nella cartella conf 7 3 3 Versione e mail Con questa versione MonitoraggioEmail java del programma di telecontrollo e monitoraggio degli elettrodomestici della casa si vuole dare la possibilit all utente di dare dei comandi inviando una e mail all indirizzo di posta elettronica della casa e ricevendo di conseguenza la risposta nella propria casella Per utilizzare questa tipologia di controllo necessario avere a disposizione solamente un accesso ad Internet e la possibilit di inviare 120 CAPITOLO 7 REALIZZAZIONE SPERIMENTALE messaggi di posta elettronica quindi pensata per poter telecontrollare la casa in qualsiasi posto da qualsiasi PC e perfino con un PDA o con un telefono cellulare con il quale sia possibile spedire e mail Le impostazioni della casella di posta elettronica sono fornite al programma attraverso la linea di comandi e hanno la seguente sintassi pop3 login password server_pop server_smtp Per esempio per la nostra applicazione abbiamo utilizzato per la ca
56. quando il polo uomo corpo non x pu 86 CAPITOLO 5 ARCHITETTURA LOGICA DEL SISTEMA Questa limitazione data da un incapacit fisica del polo uomo corpo di eseguire i compiti per inabilit o handicap per assenza dal luogo fisico della casa oppure perch impegnato in altre occupazioni La parte di monitoraggio deve potersi avvalere di diversi mezzi di comunicazione in modo che l utente in qualunque situazione si trovi possa avere un informazione in tempo reale sullo stato della casa I possibili media da noi ritenuti pi opportuni tenendo conto dell evoluzione tecnologica che negli ultimi anni sta cambiando il nostro modo di vivere sono Internet sia web che posta elettronica e il telefono sia fisso che mobile Gli stessi canali di comunicazione sono utilizzati in modo bidirezionale per la parte di telecontrollo tre sistemi pur avendo nature diverse sono tra loro simili e confluiscono tutti nella costruzione dell agenzia domotica non si pu quindi pensare di realizzare tre sistemi tra loro completamente separati ma bisogna adottare una visione complessiva infatti devono tutti poter avere una conoscenza della casa in particolare sapere quali dispositivi sono funzionanti e i servizi da loro offerti 5 2 2 Soluzione teorica Come detto nel capitolo 3 nella definizione di un architettura per un agenzia per prima cosa bisogna sviluppare un modello concettuale per gli agenti e per la loro comun
57. trasmissione arriva a 50 bit s L inconveniente di un sistema di questo tipo che ci sono problemi se il bit rate aumenta oltre i pochi bits per secondo rumori interferenze attenuazione variazioni di impedenza riflessioni per impedenza CEBus EIA 600 4 12 uno standard aperto che d le specifiche per utilizzare le linee elettriche ma anche TP5 cavi coassiali infrarossi e radiofrequenza II sottolivello MAC del livello 2 del CEBus implementa un CSMA CDCR Questo permette ad ogni dispositivo sulla rete di accedere al media in 19 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche ogni istante tuttavia un nodo che vuole mandare un pacchetto dati deve prima ascoltare che non ci siano altri pacchetti in quel momento sulla linea e solo quando la linea libera si pu mandare il pacchetto questo molto simile al protocollo IEEE 802 3 CEBus inoltre specifica un linguaggio CAL Common Language Application che permette alle varie unit di comunicare tra loro Ogni unit definita come un contesto in CAL uno stereo oppure un VCR sono esempi di contesti Ogni contesto poi diviso in oggetti esempi di oggetti sono il volume il controllo degli alti dei bassi ecc segnali di comando possono identificare il contesto e attivare funzioni sugli oggetti come alzare il volume dello stereo ricettori attaccati ad ogni unit ricevono questi comandi e li attuano Utilizzando
58. 1 2 o superiore http java sun com e JavaBeans Activation Framework http java sun com Per una pi facile configurazione dell intero sistema si consiglia di utilizzare lo schema delle directory mostrato in figura B 1 152 APPENDICE B INSTALLAZIONE ED USO E ne sun dl A Casa com zappanoseda jaf 1 0 1 javamail 1 2 JessSi C jini Tomcat H Figura B 1 Struttura delle directory Elenco delle directory presenti in sun e Casa il cuore dell agenzia domotica Contiene i sistemi di telecontrollo versione programma ed e mail gestione allarmi e scenari programmazione azioni e la simulazione di tutti gli elettrodomestici da noi realizzati per testare il sistema e com zappanoseda il package che contiene tutti gli schemi delle interfacce delle varie famiglie oltre a classi di utilit generali come Icona e EventoCasa e jaf 1 0 1 JavaBeans Activation Framework richiesto da JavaMail e javamail 1 2 sistema di gestione e mail JavaMail e Jess5 1 sistema a regole Jess e jini infrastruttura Jini e Tomcat web server include inoltre le API per realizzare le servlet e la servlet da noi realizzata per la versione web del sistema di telecontrollo B 2 Configurazione del sistema Editare i file SetInstallPoint bat presenti nelle directory sun Casa sun com zappanoseda tomcat sistemando i cammini esatti per tutte le 153 Me
59. 2001 19 30 10 D Porta OPERAZIONE Chiusura CA10 marzo 2001 18 55 00 D Lavastoviglie OPERAZIONE Accensione Figura B 11 Lista dei programmi impostati 164 C LI STATI In questa appendice vengono riportati i sorgenti Java pi significativi dei sistemi e dei dispositivi domestici simulati che compongono l agenzia domotica da noi sviluppata Abbiamo deciso di non riportare tutto il codice sorgente in quando il sistema estremamente vasto come mostrato nella tabella 7 1 in cui viene indicato per ogni modulo il numero di linee di codice LOC Lines Of Code C 1 Package com zappanoseda Il package com zappanoseda contiene le classi e le interfacce di utilit generale utilizzate da tutti i sistemi dell agenzia domotica C 1 1 L interfaccia Dispositivo package com zappanoseda import java rmi import net jini core event 165 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche import com zappanoseda Villa Dispositivo Interfaccia implementata da un generico dispositivo Il dispositivo l elettrodomestico pi generico author Luca Zappa amp Alberto Noseda version 1 0 XY public interface Dispositivo extends Remote KA f Costante che indica l ok EC static final int OK 0 Villa ia che indica la presenza di un errore public static final int ERRORE 1 Villa Operazione che ritorna il nome dell elettro
60. 22222 31 3 3 2 Modello 2 22 32 3 3 3 Tecniche di Intelligenza Artificiale ________ 222222 33 3 4 Progetto di un agenzia________________________ 37 3 5 Tecnologie a codice mobile ____________________ _ 40 3 6 Agenzia dinamica ____________________________ 44 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE _ _________ LLL LLL LLL 47 4 1 Premessa _______ L L22 LLL LL LLL LLL LLL LLL LLL 47 4 2 Java eta O a A A T IN A 48 4 2 1 Caratteristiche 222222222 50 4 2 2 Compilazione ed esecuzione di un programma Java ________ 51 4 2 3 Struttura del file sorgente 22222 54 4 2 4 Ereditariet ____ 2 2222 54 4 2 5 Deallocazione 2 2 2 22222 55 4 2 6 Eccezioni 22 55 4 2 7 Multithread 56 4 2 8 Applicazioni distribuite ______ 22222222 57 4 3 Jini sc LL LLL LLL LL LLL LLL LLL LL LLL LL LOLLL 59 4 3 1 Servizi 60 4 3 1 1 Lookup Service 22222 60 4 3 1 2 Java Remote Method Invocation RMI ______ 22222222 OO 61 4 3 1 3 Leasing _____ 222 61 4 3 1 4 Transazioni 2 22 62 4 3 1 5 Eventi ____ 63 4 3 2 Componenti 2222 63 4 3 3 L infrastruttura 222 64 4 3 4 Il modello di programmazione 65 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 4 3 5 Protocolli di Discovery Join e Lookup 4 4 Servlet 5 1 Premessa 5 2 Progetto logico 5 2 1 Concetti INDICE 6 3 3 Scenari eai a ei e a a a a l 100 6 4 Mezzi di comunicazione _ ______________________ 100 7 REALI ZZAZIONE SPERI MENTALE _______________ 102 7 1 Premessa _______ Z 22 L2 LL LLL LLL LLL LLL L
61. 3 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche System out println TeleControllo Bottone premuto TeleControlloFrame frame applet init System out println TeleControllo Creazione di una finestra per ospitare l applet frame new TeleControlloFrame frame addWindowListener frame frame setSize 400 300 frame getContentPane add Center applet frame setIconImage iconcina frame show catch Exception ex System out println TeleControllo TeleControllo ListaDispositivi exception ex class aggiornaListaDispositivi implements ActionListener public void actionPerformed ActionEvent e Cry Class c Dispositivo class ServiceTemplate template new ServiceTemplat nuti C null ServiceMatches matches registrar lookup template 50 cp remove pannelloCentrale pannelloCentrale removeAll pannelloCentrale listaDispositivi matches cp add BorderLayout CENTER pannelloCentrale bottone setEnabled false finestra validate System out println TeleControllo AGGIORNA catch Exception ex System out println TeleControllo TeleControllo aggiornaListaDispositivi exception ex public TeleControllo String args super TeleControllo della casa cp getContentPane cp setLayout new BorderLa
62. Agenzie Domotiche definite nel sistema esperto e che hanno il compito di collegarsi ai vari dispositivi presenti in quel momento nell agenzia invocando i metodi necessari per attuare l azione richiesta Class cl Gas class if s compareTo 0 0 s null Entry attributi new Location null s null ServiceTemplate template new ServiceTemplat null CIl attributi try matches registrar lookup template 50 for int i 0 i lt matches totalMatches i Gas appGas Gas matches items i service appGas chiudi_gas catch Exception e System out println Exception e Listato 7 11 Chiusura valvole gas 7 4 2 Motore inferenziale Per la definizione dei fatti abbiamo utilizzato i tipi di fatto non ordinato ovvero per i quali stata definita una struttura template che indica i campi slot presenti listato 7 12 deftemplate allarme slot tipo slot stanza deftemplate allarme_temp slot a_b slot stanza slot temperat deftemplate dominus slot locazione deftemplate stato_dispositivo 124 CAPITOLO 7 REALIZZAZIONE SPERIMENTALE slot dispositivo slot stanza slot stato deftemplate liv _ allarme slot tipo slot livello slot stanza Listato 7 12 Definizione della struttura dei fatti Un fatto di tipo allarme inserito nella base di conoscenza dall agente supervisore in
63. Amigoni Francesco Somalvico Marco Dynamic agencies concepts and applications Proceedings of the Sixth Symposium of Italian Association for Artificial Intelligence AI IA Padova 1998 139 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 Amigoni Francesco Mobile Agent Applications Technical Report 98 102 Dipartimento di Elettronica e Informazione Politecnico di Milano Fuggetta Alfonso Picco Gian Pietro Vigna Giovanni Understanding Code Mobility IEEE Transaction on software engineering 24 5 342 361 Maggio 1998 Lemay Laurea Cadenhead Rogers Java 1 2 Guida completa 1998 Somalvico Marco Natura e ruolo della Domotica Progetto di Intelligenza Artificiale e Robotica Dipartimento di Elettronica e Informazione Politecnico di Milano 2000 Somalvico Marco Intelligenza Artificiale ed Ubiquitous Computing Metodi e prospettive Progetto di Intelligenza Artificiale e Robotica Dipartimento di Elettronica e Informazione Politecnico di Milano 2000 Somalvico Marco Intelligenza Artificiale Progetto di Intelligenza Artificiale e Robotica Dipartimento di Elettronica e Informazione Politecnico di Milano 2000 Rampa Vittorio Telecomunicazioni e Ubiquitous Computing Centro di Studio sulle Telecomunicazioni Spaziali del CNR Dipartimento di Elettronica e Informazione Politecnico di Milano 2000 Fri
64. Bluetooth chiamato cos in memoria del re scandinavo vissuto nel decimo secolo che un numerosi reami danesi lo standard che vuole unificare tutta la radiofrequenza a corto raggio casa o ufficio e far colloquiare tra loro dispositivi anche non connessi sulla stessa rete In pratica si occupa di fare da ponte bridge tra reti a radiofrequenza diverse 2 5 4 Standard di trasmissione misti Standard EIB 1 6 uno standard europeo dei primi anni 90 posseduto dalla European Installation Bus Association cui sono associate o affiliate pi di 100 aziende europee tra cui ABB Siemens Vimar Gewiss Philips I prodotti sviluppati sono certificati da laboratori Sono previsti vari mezzi trasmissivi il doppino le onde convogliate la radiofrequenza e Ethernet possono collegarsi fino a 61455 dispositivi Standard BAtiBUS 6 uno standard europeo che comprende pi di 80 aziende tra cui Merlin Gerin Airlec EDF Landis amp Gir uno standard di comunicazione aperto reso disponibile nel 1989 Sono previsti vari mezzi trasmissivi il doppino la radiofrequenza e i raggi infrarossi La velocit di trasmissione di 4800 baud 24 CAPITOLO 2 STATO DELL ARTE Standard EHS 1 lo standard European Home System sviluppato a partire dal 1987 nell ambito dei programmi europei Eureka ed Esprit uno standard aperto per il quale prevista una certificazione dei prodotti Sono previsti vari mezzi trasmissivi il d
65. Descrizione Lavatrice Ariston Stanza Lavanderia Accensione elettrica spento Accendi Spegni rMalvola acqua le Apera D Ji Apri acqua Chiudi acqua Zappa amp Noseda AIRLAB COMO gennaio 2001 Figura 7 3 Applet standard per il controllo e il monitoraggio dei dispositivo di tipo Apparecchio Attuatore Sensore e Lavaggio L interfaccia utente e la funzionalit di un elettrodomestico sono cos state completamente separate questo approccio differente da quello tradizionale nel quale i due aspetti erano legati in maniera molte forte L unico punto in comune l interfaccia java del dispositivo dove vengono indicati solamente i metodi e le variabili definite senza darne un implementazione Questa netta separazione permette l uso del dispositivo sia da parte di un altro servizio che ne conosce l interfaccia 107 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche quindi sa quali metodi pu invocare e presumibilmente ne conosce l effetto sia da parte di una persona che non ha a priori una conoscenza del funzionamento del dispositivo ma attraverso la GUI associata in grado di controllarlo in maniera semplice e intuitiva L interfaccia utente pu essere vista come un adattatore umano del servizio nel senso che traduce l interfaccia java implementata dal servizio in una rappresentazione capibile dall utente si veda
66. EJAE Embedded Java Application Environment ambiente per applicazioni Java embedded eJava Le Java API che EJAE supporta ETSI European Telecomunications Standards Institute FCC U S Federal Communication Commission FDM Frequency Division Multiplexing FDQAM Modulazione di ampiezza in quadratura con differenza di frequenza FH Frequency Hopping FIA Fixed Intelligent Agent agente intelligente fisso GPS Global Position System sistema di posizionamento planetario GSM Global System for Mobile communications Sistema di telefonia mobile GUI Graphical User Interface interfaccia utente grafica 147 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche HAVI Home Audio Video interoperability sistema per interoperabilit audio video HDP Hybrid Distributed Planning pianificazione distribuita ibrida HDTV High Definition TeleVision HTML HyperText Markup Language Linguaggio che si usa per realizzare pagine web HTTP HyperText Transfer Protocol Protocollo di trasferimento di ipertesti IDL Interface Definition Language linguaggio di definizione di interfacce IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers I ETF Internet Engineering Task Force IP Internet Protocol I Pv6 IP versione 6 IrDA Infra Red Data Access accesso dati infrarosso ITU International Telecomunication Union J2EE Java 2 Enterprise Edition la versione completa del linguaggio Java J 2ME Java 2 Micro Edition
67. Exception try f listeners put listener handback System out println RemoteEventListener aggiunto return new EventRegistration EventoCasa SCONNESSIONE this null countEvent catch Exception e e printStackTrace return null Listato 7 3 Sottoscrizione di un servizio per ricezione eventi generati 112 CAPITOLO 7 REALIZZAZIONE SPERIMENTALE Si veda l appendice C per il listato completo della implementazione di un dispositivo 7 3 Sistema di telecontrollo e monitoraggio Questo sistema permette all utente di gestire e controllare tutti i dispositivi presenti nella casa Abbiamo realizzato tre tipi di sistemi di telecontrollo e monitoraggio il primo un programma Java apposito versione programma il secondo permette di collegarsi ovunque siamo attraverso la rete Internet con un browser versione web con il terzo possibile controllare e monitorare tutti gli elettrodomestici presenti nella casa attraverso la posta elettronica versione e mail Nella figura 7 5 riportata la visione complessiva dell agenzia domotica da noi realizzata Nei paragrafi seguenti sono illustrati nel dettaglio queste le tre differenti versioni del sistema di monitoraggio e telecontrollo 113 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche FAX TELEFONO SMS EMAIL Monitoraggio Telecontrollo DEVICE Figura 7 5 Visi
68. File Descrizione LOC Package com zappanoseda 1294 Apparecchio java Interfaccia famiglia Apparecchio 40 ApparecchioApplet java GUI famiglia Apparecchio 170 Attuatore java Interfaccia famiglia Apparecchio 40 AttuatoreApplet java GUI famiglia Apparecchio 106 Comunicazione java Interfaccia famiglia Comunicazione 20 ComunicazioneApplet java GUI famiglia Comunicazione 150 Dispositivo java Interfaccia famiglia Dispositivo 48 DispositivoApplet java GUI famiglia Dispositivo 60 EventoCasa java Classe che definisce gli eventi 112 Gas java Interfaccia famiglia Gas 42 GasApplet java GUI famiglia Gas 154 Icona java Classe per gestire le Icone dei dispositivi 40 Intrattenimento java Interfaccia famiglia Intrattenimento 16 Lavaggio java Interfaccia famiglia Lavaggio 40 LavaggioApplet java GUI famiglia Lavaggio 155 Sensore java Interfaccia famiglia Sensore 19 SensoreApplet java GUI famiglia Sensore 82 Simulazione dispositivi 4819 Forno java Simulazione di un forno 329 Lavastoviglie java Simulazione di una lavastoviglie 318 LavastoviglieApplet java GUI lavastoviglie 347 Lavastovigliel nterface java Interfaccia lavastoviglie 48 Lavatrice java Simulazione di una lavatrice 276 Luce java Simulazione di una lampadina 258 LuceApplet java GUI luce 187 Luce2 java Simulazione di una lampadina 251 LucePotenziometro java Simulazione di una lampadina 249 LucePotenziometroApplet java GUI luce con potenziometro 58 Porta java Simulazione di una porta 247 PostaElettronica java
69. Frame2 2 add chiudiAtt panFrame2 add apriAtt panFrame2 setLayout new GridLayout 2 1 cpFrame add panFrame2 JButton botOk new JButton Ok botOk addActionListener new ActionListener public void actionPerformed ActioneEvent e CEY i int operazione if accendi isSelected operazione 1 else if spegni isSelected operazione 2 else if apriAcqua isSelected operazione 3 else if chiudiAcqgua isSelected operazione 4 else if apriGas isSelected operazione 5 else if chiudiGas isSelected operazione 6 else if apriAtt isSelected operazione 7 else if chiudiAtt isSelected operazione 8 else operazione 0 if operazione 0 AzioneDifferita ad new AzioneDifferita DateFormat getDateTimeInstance DateFormat LONG DateFormat MEDIUM parse data getText dispositivo operazione tabella add ad System out println ToDo Azione programmata memorizzata frame dispose aggiornaNumeroProgrammi catch Exception ex System out println ToDo Exception ex 195 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche i JButton botAnnulla new JButton Annulla botAnnulla addActionListener new ActionListener public void actionPerformed ActionEvent e frame dispose Di ar JPanel panFrame3 new JPanel panFrame3 add botOk
70. GAS_APERTO static final int ACQUA_CHIUSA static final int GAS_CHIUSO void chiudi_acqual void chiudi_gas void apri_acqual void apri_gast int stato_acqual int stato_gas Figura 7 2 Schema delle interfacce 7 2 1 2 Interfaccia utente grafica GUI Abbiamo poi definito per ogni tipologia di dispositivo una JApplet standard che realizza l interfaccia utente grafica GUI per monitorarlo e 106 CAPITOLO 7 REALIZZAZIONE SPERIMENTALE controllarlo essa viene utilizzata dal sistema di TeleControllo se negli attributi del servizio non viene trovata un applet realizzata ad hoc dal produttore del dispositivo Alcuni esempi di GUI sono riportate nella 7 3 SIMO remoto Apparecchio Nome Apparecchio Luce Descrizione Lampadina con pulsante accendi spegni senza applet Stanza Cucina rAccensione elettrica Spento Accendi Spegni Zappa amp Noseda AIRLAB COMO gennaio 2001 SEO remoto po Mox Sensore Nome sensore Termostato Descrizione Sensore di temperatura ST1234 Stanza Salotto ao Aggiorna il valore Zappa amp Noseda AIRLAB COMO gennaio 2001 SIRIO remoto E nas loj x Attuatore Nome Attuatore Porta Descrizione Apertura Chiusura automatica della porta Stanza Ingresso Accensione elettrica Chiuso api chiudi Zappa amp Noseda AIRLAB COMO gennaio 2001 SMI remoto Lavaggio Nome Lavaggio Lavatrice
71. H prog numProg setEditable false numProg setHorizontalAlignment javax swing SwingConstants CENTER numProg setFont new java awt Font SansSerif 1 10 numProg setBorder new javax swing border LineBorder Color white numProg setForeground Color red 198 APPENDICE C LISTATI numProg setBackground Color white p31 add BorderLayout SOUTH numProg p2 add p31 cp add BorderLayout EAST p2 ricercaApparecchiAttuatori pannelloCentrale listaApparecchiAttuatori cp add BorderLayout CENTER pannelloCentrale public static void aggiornaNumeroProgrammi numProg setText Azioni programmate tabella size private void connessioneJini Connessione alla comunit jini per ricercare i servizi disponibili Er int iPort String sHost Entry aeAttributes LookupLocator lookup ServiceID id try Impostazione del security manager per permettere a RMI class loader di raggiungere il codebase per le classi che non sono disponibili localmente A System setSecurityManager new RMISecurityManager Ricerca del Jini Lookup Service reggie sul localhost DA lookup new LookupLocator jini localhost sHost lookup getHost iPort lookup getPort System out println LookupLocator lookup System out println LookupLocator host sHost
72. IMENTALE 7 4 1 La gestione degli allarmi La classe java riceve gli eventi generati da un qualsiasi agente e asserisce i fatti da inserire nella base di conoscenza poi fa partire il motore inferenziale Per prima cosa bisogna definire un oggetto di tipo Rete che il tipo del motore inferenziale Poi bisogna importare la base di conoscenza con i fatti iniziali e le regole listato 7 9 Importa e definisce il motore inferenziale r new Rete r executeCommand batch jess scriptlib clp r executeCommand batch Motore clp Listato 7 9 Caricamento del motore inferenziale Ogni volta che viene rilevato un evento il sistema controlla di che tipo e agisce di conseguenza asserendo i fatti necessari nel listato 7 10 e riportato un esempio riferito all allarme gas if IDevento EventoCasa RILEVAZIONE_GAS Fact f new Fact allarme r f setSlotValue tipo new Value gas RU STRING f setSlotValue stanza new Value disp locazione RU STRING r assert f CsCUA Listato 7 10 Rilevazione di una fuga di gas Quando un inferenza si riferisce ad un azione che un agente deve compiere bisogna invocare il metodo relativo ad esempio la chiusura della valvola generale del gas Abbiamo quindi realizzato una serie di procedure listato 7 11 che vengono richiamate direttamente dalle regole 123 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di
73. LL LLL 102 7 2 dispositivi domestici ________________________ 103 7 2 1 Parte CO cooperativa ___ 222222222 103 7 2 1 1 La suddivisione in famiglie _____ 2222222222 104 7 2 1 2 Interfaccia utente grafica GUI ____ 2222222222 106 7 2 2 Parte OP operativa 222222222 109 7 3 Sistema di telecontrollo e monitoraggio __________ 113 7 3 1 Versione programma 22222 114 7 3 2 Versione web 117 7 3 3 Versione e mail 120 7 4 Sistema di gestione degli allarmi e degli scenari____ 122 7 4 1 La gestione degli allarmi amp amp _________ 123 7 4 2 Motore inferenziale ___ _ 22222 124 7 5 Sistema di programmazione delle azioni _________ 128 7 6 Valutazioni n LL LLL LLL LLL LLL 131 8 CONCLUSI ONI E SVILUPPI FUTURI _______________ 133 8 1 Conclusioni 0 ______________ 133 8 2 Sviluppi futuri a _ 134 BIBLIOGRAII L L L L LL LLL LLL LLL LOLLO LOLLL 137 BIBLI OGRAFIA SU WEB ________ Z ________________ 142 A GLOSSARIO_____ L L LL LLL LLL LLL LL LL LLL LLL LOLOL 145 B INSTALLAZIONE ED USO________________________ 152 B 1 Requisiti software __________________________ 152 B 2 Configurazione del sistema ____________________ 153 xi Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche B 3 Compilazione del sistema _____________________ 155 B 4 Avvio del sistema _ w Mm 155 B 5 Uso del sistema _______ Z 22222222L 156 B 5 1 Sistema di telecontrollo versione programma _________ _ 156 B 5 2 Sistema di t
74. Machine CVM Jini per funzionare ha bisogno di Java 2 infatti tra l altro il Lookup necessita del java rmi Marshalledobject che una caratteristica introdotta per la prima volta in Java 2 e che permette di impacchettare un oggetto serializzandolo Inoltre Jini utilizza alcune classi del package java security che non sono disponibili in JDK 1 1 x Il punto critico nello sviluppo di servizi Jini su device limitati la JVM che deve essere abbastanza potente per eseguire le classi Jini 4 6 2 Soluzioni hardware x Un diverso approccio di montare un chip in grado di eseguire direttamente in hardware il Java bytecode Alcuni esempi sono e PicoJava realizzato da Sun Microsystems e aj 100 prodotta da ajile Systems compatibile con Jini e Xpresso progettato da Zuccotto Systems in grado di integrare BlueTooth Java e Jini 82 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE Questo approccio alternativo apre nuove possibilit nella costruzione di apparecchi ma richiede che il dispositivo sia dotato di questo chip 83 5 ARCHITETTURA LOGICA DEL SISTEMA lo sono un cervello Watson Il resto di me non che una semplice appendice Sherlock Holmes 5 1 Premessa Nel capitolo 2 abbiamo visto il punto di partenza per la nostra agenzia domotica nel 3 la teoria alla base nel 4 le tecnologie di cui ci siamo avvalsi i mattoni fondamentali in questo capitolo descriviamo l architettura del nos
75. OLO 3 TEORIA DELLE AGENZIE un interprete in remoto Il codice della procedura viene spedito all interprete remoto ed eseguito da una nuova unit di esecuzione l unit di esecuzione di partenza si sospende fino a che l esecuzione remota della procedura termina Quando l esecuzione avviene in remoto i riferimenti ad oggetti locali sono automaticamente tradotti in riferimenti di rete PLAGENT 36 un sistema per lo sviluppo e l esecuzione di applicazioni ad agenti mobili che pianificano le loro attivit Un piano una sequenza di azioni che un agente deve compiere Ogni nodo della rete dove l applicazione PLAGENT viene eseguita deve essere equipaggiato con un PLAGENT server per accettare e gestire gli agenti in arrivo Safe Tcl 37 stato inizialmente sviluppato dagli autori dello standard Internet MIME un estensione di Tcl concepita per supportare le active e mail messaggi che possono contenere de codice che viene eseguito quando il destinatario riceve o legge il messaggio Quindi in Safe Tcl non ci sono meccanismi per la mobilit e la comunicazione ma si usa un supporto esterno come le e mail Sono poi state studiate soluzioni che proteggono il destinatario viene usata una coppia di interpreti uno di cui ci fidiamo e l altro no L interprete non fidato ha capacit ridotte in modo da non fare danni E stato realizzato anche un plug in per il browser Netscape che permette di inserire nelle pagine HTML in manier
76. S bat rLavatrice bat 155 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 5 avviare il sistema di gestione allarmi e scenari eseguendo il file rGestoreAllarmi bat A questo punto l agenzia domotica stata avviata Per utilizzare il sistema di telecontrollo via web sufficiente aprire il browser e impostare l indirizzo della servlet http localhost 8080 servlet ServletCasa mentre per avviare la versione programma andare nella directory sun casa client side ed eseguire il file rTeleControllo bat Se si vuole attivare la versione e mail eseguire rMonitoraggioEmail bat Infine per utilizzare il sistema di programmazione delle azioni eseguire il file rToDo bat che si trova nella cartella sun casa client side B 5 Uso del sistema Nei paragrafi seguenti viene illustrato come utilizzare il sistema di telecontrollo nelle tre versioni disponibili e quello di programmazione delle azioni B 5 1 Sistema di telecontrollo versione programma La versione programma del sistema di telecontrollo permette di telecontrollare e monitorare tutti i dispositivi domestici presenti nella casa per avviare il programma andare nella cartella sun casa client side ed eseguire rTeleControllo bat Nella figura B 2 riportata la schermata principale del programma 156 APPENDICE B INSTALLAZIONE ED USO EX releControllo della casa Elettrodomestici presenti nella casa I Termostato A Po
77. Sistema per invio posta elettronica 358 PostaElettronicaApplet java GUI posta elettronica 84 PostaElettronicalnterface java Interfaccia posta elettronica 13 SMS java Sistema per invio SMS 556 SMSApplet java GUI SMS 84 Telefono java Simulazione di un telefono 270 Termostato java Simulazione di un termostato 344 ToDo java Sistema programmazione azioni 642 Telecontrollo e monitoraggio 2180 MonitoraggioEmail java Sistema di telecontrollo versione e mail 817 ServletCasa java Sistema di telecontrollo versione web 969 TeleControllo java Sistema di telecontrollo versione programma 394 Gestione 826 GestoreAllarmi java Sistema di gestione allarmi e scenari 553 Motore clp Motore inferenziale in Jess 273 TOTALE 9219 Tabella 7 1 Linee di codice dell agenzia domotica 132 8 CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI The truth is usually just an excuse for a lack of imagination Elim Garak 8 1 Conclusioni x L intelligenza artificiale applicata alla domotica un campo di studio recente Il nostro sforzo stato quello di integrare i risultati teorici e pratici raggiunti dalle due discipline separatamente in modo da ottenere quello che ci eravamo prefissati e cio un sistema in grado di gestire in modo intelligente la casa ed inoltre la possibilit di monitorarla e telecontrollarla Con la nostra tesi abbiamo fornito una metodologia che permette di sviluppare una reale applicazione di home automation e di costruire una
78. _ 2 2 22222 66 Figura 4 6 Join 2 222 67 Figura 4 7 Lookup 2222 68 Figura 4 8 Utilizzo del servizio ______ _ 22222222 _ _ _ _ 69 Figura 4 9 Ereditariet servlet ______ 2 2222222 71 Figura 4 10 Ciclo di vita di una servlet _______ 2222222222 73 Figura 4 11 Edizioni configurazioni e profili di Java __________ _ _ _ 80 Figura 5 1 Sistemi che compongono l agenzia domotica __________ 86 Figura 5 2 Iscrizione e abbandono di un agente alla federazione ____ 89 Figura 5 3 Comunicazione fra gli agenti 2 22222222 O 90 Figura 5 4 Architettura dell agenzia _____ _ 22222222222 93 Figura 6 1 Suddivisione in famiglie dei device domestici __________ 95 Figura 7 1 Parte cooperativa CO e operativa OP di un dispositivo _ 103 Figura 7 2 Schema delle interfacce _ _ 106 Figura 7 3 Applet standard per il controllo e il monitoraggio dei dispositivo di tipo Apparecchio Attuatore Sensore e Lavaggio___ 107 Figura 7 4 Interfaccia utente grafica GUI amp GO_ 108 Figura 7 5 Visione complessiva dell agenzia domotica 114 Figura B 1 Struttura delle directory ________ 153 Figura B 2 Finestra principale del programma di telecontrollo _______ 157 Figura B 3 Esempi di interfacce utenti di telecontrollo ___________ _ _ 158 xiii Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Figura B 4 Figura B 5 Figura B 6 Figu
79. a ot stato chiama_dominus_fuori_casa retract c call cl mail allarme avvisa _dominus allarme not dominus locazione casa 188 APPENDICE C LISTATI call cl sms allarme defrule chiama_dominus_in_ casa 2O ga dominus gt retract c call cl suona locazione defrule chiama_pompieri AENG gt retract c call cl telefono defrule chiama_sicurezza PER gt retract c call cl telefono Gas defrule allarme _gas_1 g lt allarme tipo not liv allarme gt retract g pompieri sicurezza tipo gas avvisa _dominus allarme casa avvisa_pompieri allarme allarme avvisa_sicurezza allarme allarme stanza stanza livello stanza stanza gas assert liv allarme tipo gas livello 1 stanza stanza defrule allarme_gas_2 g lt allarme tipo gas stanza stanza gl lt liv allarme tipo gas livello 1 stanza stanza gt retract g gl assert liv_allarme tipo gas livello 2 stanza stanza call cl chiudi gas stanza call cl chiudi corrente stanza defrule allarme _gas_3 g lt allarme tipo gas stanza stanza g92 lt liv allarme tipo gas livello 2 stanza stanza gt retract g g2 assert liv_allarme tipo gas livello 3 stanza stanza call cl chiudi ga
80. a PAN Personal Area Network e collegata alla rete Internet Ai fini di questa tesi il comportamento delle varie apparecchiature stato simulato via software Le apparecchiature in questione saranno realizzate in modo da avere una certa capacit di calcolo tale da poter ospitare un agente 47 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Per realizzare tutto questo abbiamo pensato che una buona scelta fosse Jini una infrastruttura tecnologica basata sul linguaggio Java che permette di creare un insieme di servizi comunit che possono cooperare tra loro per svolgere un determinato compito Nel paragrafo seguente illustriamo il linguaggio di programmazione Java il quale permette portabilit del codice su macchine diverse non richiede capacit di calcolo elevate ed pensato per realizzare applicazioni distribuite Successivamente approfondiamo Jini mostrando le sue componenti fondamentali Nel paragrafo 4 4 mostriamo come le Servlet sono un valido strumento per una programmazione lato web server per la creazione di pagine dinamiche Infine analizziamo il Jess uno strumento per l attivit inferenziale basato su Java 4 2 Java Il linguaggio Java 38 44 stato sviluppato da Sun Microsystems nel 1991 come parte del progetto Green un gruppo di ricerca che si occupa di sviluppo di software per il controllo di dispositivi elettronici a larga diffusione Per sperimentare le propr
81. a realizzazione di nuove funzioni complesse possibili solo quando pi sistemi semplici sono connessi e gestiti in modo intelligente 39 Le aree di automazione possibili in una casa sono le seguenti 1 e Gestione dell ambiente microclima ambientale e requisiti energetici e Comunicazione e informazione e Sicurezza e Gestione degli apparecchi Ogni area a sua volta suddivisa in sottoaree pi specifiche del settore che vengono di seguito analizzate e Gestione dell ambiente o distribuzione dell energia o climatizzazione o riscaldamento acqua sanitaria o illuminazione o azionamento remoto di sistemi di apertura e di ingresso II controllo automatico attuato mediante un sistema di sensori e attuatori consente interventi di termoregolazione domestica in funzione dei mutamenti ambientali e la verifica costante dei consumi la programmazione di tempi e livelli di temperatura orientata verso il confort desiderato in rapporto al massimo risparmio energetico 14 CAPITOLO 2 STATO DELL ARTE Inoltre si attua un controllo sugli eventuali sovraccarichi di tensione e sull alimentazione di emergenza Nel campo dell illuminazione l esigenza pi sentita quella della qualit dell illuminazione stessa il punto nodale rappresentato dall interruttore elettronico che assume il ruolo di sensore e attuatore locale multifunzionale I sottosistemi di quest area hanno minime richieste di banda di comu
82. a B 3 Esempi di interfacce utenti di telecontrollo B 5 2 Sistema di telecontrollo versione web Per utilizzare il telecontrollo via web aprire il browser e impostare l indirizzo della servlet http localhost 8080 servlet ServletCasa viene caricata la pagina iniziale figura B 4 che contiene la lista di tutti i dispositivi dell agenzia domotica al momento attivi 158 APPENDICE B INSTALLAZIONE ED USO E Controllo remoto Domotica Scelta Dispositivo 2001 AirLab Como Microsoft Internet Explorer File Modifica Visualizza Preferiti Strumenti Indietro gt dl Acerca Preferiti cronologia gt S6 E Indirizzo E http flocalhost 8080 servlet ServletCasa v vai collegamenti Lista dei dispositivi attivi Ricerca tra i dispositivi attivi Sensore di gt Termostato temperatura Salotto Sensore Connessione ST1234 Luce Lampadina con 9 pulsante accendi Salotto Apparecchio Connessione spegni Lavastoviglie LSYastoviglie Miele cucina Lavaggio RS 03524 99 Apertura Chiusura A Porta automatica della Ingresso Attuatore _ Connessione _ porta SMS Connessione o gt s DO oomen SU Manka El Operazione completata E Intranet locale Figura B 4 Pagina principale telecontrollo via web Premendo il pulsante Connessione viene monitorato lo stato del dispositivo corrispondente e l elenco delle operazioni che possibile eseguire su tale de
83. a fase Questa attivit distribuita ed eseguita da un componente anch esso distribuito detto organizzatore che coinvolge tutti i MIA Le regole e i meccanismi per questa fase sono inseriti nei MIA dal progettista si pu avere un unico agente dove le informazioni vengono accentrate il quale funziona da archivio che gli altri agenti possono interrogare in caso di necessit La quinta fase la cooperazione cio la fase in cui l agenzia interagisce con l utente e riceve il compito specifico da eseguire componente cooperatore pu essere centralizzato o distribuito ed costituito alla fine della fase precedente In base al problema viene costruito un componente il pianificatore strategico che avr il compito di assegnare gli obiettivi parziali agli 45 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche agenti Il pianificatore crea anche altri due componenti distribuiti il supervisore e l integratore Dopo questa fase comincia la risoluzione del problema che a sua volta composta da alcune fasi x La prima fase la pianificazione strategica che effettuata dal pianificatore strategico In questa fase si scompone il problema in sottoproblemi assegnati ai singoli agenti La seconda fase la pianificazione tattica che effettuata da tutti gli agenti al fine di costruire piani che permettano loro di risolvere gli obiettivi di ciascuno La terza fase prevede l esecuzione
84. a simile alle Java Applet degli script Safe Tcl Sumatra 37 sviluppato presso la University of Maryland estende Java in modo da supportare la mobilit forte del codice Gli agenti vengono eseguiti da un execution engine e dinamicamente viene creato un interprete che estende la macchina astratta fornita dalla JVM con metodi che permettono la migrazione e la clonazione d agenti 43 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche e Tacoma 37 estende il linguaggio Tcl con primitive che permettono la mobilit debole del codice Gli agenti sono implementati da processi Unix che eseguono un interprete Tcl Bisogna installare un supporto run time per il check in e check out degli agenti x e Telescript 37 sviluppato dalla General Magic un linguaggio orientato agli oggetti concepito per la realizzazione di applicazioni distribuite Due fattori hanno guidato il progetto di questo linguaggio la sicurezza e la mobilit Telescript definisce due concetti chiave i posti places e gli agenti posti sono locazioni virtuali nelle quali gli agenti possono essere eseguiti Gli agenti sono processi software mobili cio capaci di interrompere la propria esecuzione all interno di un dato posto di migrare in un nuovo posto e di riprendere ivi l esecuzione Gli agenti possono comunicare fra loro in modo trasparente indipendentemente dal fatto che occupino posti localizzati in nodi differenti di una rete
85. alMatches i System out println ToDo dl T svc item n matches items i System out println ToDo F Ts svc ID PA matches items i serviceID serviceID matchesitems i serviceID System out println ToDo i oi svc object matches items i service try if matches items i service instanceof Dispositivo disp Dispositivo matches items i service testo disp nome disp locazione bottone new JButton testo bottone setToolTipText disp descrizione Helpino al new Azione al dispositivo disp numDisp Ciclo di stampa degli attributi dei servizi trovati A 200 APPENDICE C LISTATI for j 0 j lt matches items i attributeSets length j object matches items i attributeSets j System out println ToDo i Tyt j attrib Seta T object if object instanceof Icona System out println TeleControllo Caricamento icona specifica Icona icona Icona object bottone setIcon icona icon bottone setIcon icona getIcon al iconcina icona getImage bottone addActionListener al pannello add bottone catch Exception e System out println ToDo ToDo matchesDispositivi exception e if numDisp 0 pannello setLayout new GridLayout numDispt1 1 else pannello setLayout new GridLayout 2
86. ante che rappresenta l evento zi public static final long RIL Villa Costante che rappresenta l evento HA public static final long RILEVAZION Costante che rappresenta l evento xf public static final long RILEVAZION EVAZIONE_MOVIMENTO rilevazione movimento Ta rilevazione gas in casa E GAS 14 rilevazione acqua in casa E_ACQUA L57 Villa Funzione che ritorna la descrizione dell evento associata ad IDevento public static String descrizioneEvento long IDevento if IDevento SCONNESSIONE return sconnessione else if IDevento ROTTURA DISPOSITIVO return rottura dispositivo else if IDevento PERDITA ACQUA return perdita acqua else if IDevento PERDITA _GAS return perdita gas else if IDevento MANCANZA LINEA return mancanza linea else if IDevento EMPERATURA_ALTA return temperatura alta else if IDevento TEMPERATURA_BASSA return temperatura bassa else if IDevento RILEVAZIONE_FUMO return rilevato fumo else if IDevento RILEVAZIONE MOVIMENTO return rilevato movimento else if IDevento RILEVAZIONE_GAS return rilevato gas else if IDevento RILEVAZIONE _ ACQUA return rilevata acqua else return sconosciuto 174 APPENDICE C LISTATI C 1 10 Clas
87. are la risorsa ottenere un altro leasing durante il periodo del leasing quelli invece non esclusivi 61 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche permettono un uso condiviso della risorsa sono concessi pi leasing sulla stessa risorsa 4 3 1 4 Transazioni Una serie di operazioni all interno di un singolo servizio o riferite a pi servizi possono essere inglobate in una transazione 21 Una transazione un unit indivisibile di esecuzione quindi o vengono eseguite tutte le operazioni di una transazione oppure la transazione non deve avere alcun effetto sul sistema approccio tutto o niente Inoltre l esecuzione di una transazione deve essere indipendente dalla contemporanea esecuzione di altre transazioni In particolare Jini per garantire una transazione utilizza il protocollo di commit a due fasi two phase commit delle basi di dati Tale protocollo ricorda nelle sue linee essenziali un matrimonio La decisione di due persone viene raccolta e ratificata da una terza persona che celebra il matrimonio Affinch il matrimonio abbia luogo necessario che entrambi i partecipanti esprimano la loro volont di sposarsi il celebrante durante la prima fase raccoglie il desiderio di sposarsi espresso separatamente dai due partecipanti per poi in una seconda fase dar loro notizia che il matrimonio avvenuto In realt il celebrante TM Transaction Manager in
88. azione appropriata C bisogno quindi di un gateway tra Internet e la rete domestica si veda la figura 2 1 26 CAPITOLO 2 STATO DELL ARTE Ad esempio il gateway deve estrarre i comandi di controllo LonWorks dai pacchetti TCP IP e mandarli alla rete Power line Controllo Phone Lines Sistema di sicurezza Computer Sistema di controllo della casa Rete dati per PC Telefonia mobile F A Rete dati Wireless PDA Distribuzione di intrattenimento Cat 5 Category 5 high quality twisted pairs PDA personal digital assistant Figura 2 1 Schema di una rete domestica Inoltre se l utente della casa o del piccolo ufficio usa in modo massiccio Internet bisogna inserire all entrata della rete un server che operi da firewall contro l attacco di hackers oltre che favorire il trasferimento di files e avere e mail direttamente in casa 27 TEORIA DELLE AGENZIE L intelligenza sembra essere un fenomeno che trascende l implementazione tecnologica Genesereth 3 1 Premessa I sistemi per la domotica che abbiamo illustrato nel capitolo precedente mancano di un interazione globale cio di un sistema che sia in grado di prendere autonomamente decisioni e di controllare la casa in modo pi efficace ovvero un sistema di intelligenza artificiale Il sistema da noi realizzato in grado di ovviare a tale mancanza Illustriamo in questo capitolo la teor
89. ca all interno di un contesto pi ampio l Ubiquitous Computing Il termine stato coniato nel 1988 da Mark Weisser che immaginava calcolatori embedded collocati nei muri e in qualunque altro oggetto di uso quotidiano 40 42 47 Oggi con tale termine si intende l elaborazione ovunque fatta con l elaboratore portatile e il telefono cellulare che probabilmente si fonderanno in un unico apparecchio dall uomo non solo quando si trova in movimento ma anche da postazioni fisse quali un desktop computer Nei prossimi anni la diffusione delle nanotecnologie e della spintronica derivata dalla teoria dell informazione quantistica presumibilmente porter dapprima ad avere elaboratori posti attorno ad una persona negli abiti wearable computing successivamente ad avere nanorobot all interno del corpo umano i quali formeranno la cosiddetta agenzia antropica Nell immediato futuro l agenzia domotica rappresenta il primo passo verso l ubiquitous computing e infatti quale territorio personale dell uomo moderno la casa si presta ottimamente a tale scopo CAPITOLO 1 INTRODUZIONE Inoltre l ubiquitous computing prevede che l uomo sia in grado di comunicare e interagire quasi istantaneamente con qualunque punto del globo quindi anche con la propria casa Il nostro lavoro stato quello di costruire un modello di agenzia domotica e poi un esempio pratico utilizzando la tecnologia Jini della Sun Micros
90. ca alberto la regola R_nonno scatter con l assegnazione x mario y luca z alberto l esecuzione della regola che avviene quando viene dato il comando run provoca l inserzione nella fact list del fatto nonno mario alberto 4 5 3 L interprete Il funzionamento dell interprete segue il ciclo riconoscimento azione tipico dei sistemi a regole di produzione A grandi linee il ciclo strutturato come segue 1 riconoscimento si confrontano le condizioni di tutte le regole di produzione con tutti i fatti contenuti nella base dei fatti per ogni regola le cui condizioni sono soddisfatte si inserisce la corrispondente attivazione nell agenda una regola pu dar luogo anche a pi attivazioni azione se l agenda vuota l esecuzione termina altrimenti si preleva l attivazione in testa all agenda e la si esegue 78 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE eseguendo in sequenza le azioni specificate dalla regola corrispondente 3 si ritorna al passo 1 L inserimento delle attivazioni nell agenda avviene secondo una strategia ben definita depth breadth lex mea simplicity complexity e random inoltre il programmatore pu influire direttamente sull inserimento definendo la priorit salience di una regola Il ciclo riconoscimento azione ha inizio quando si sottopone all interprete Jess il comando run 4 5 4 Utilizzare J ess all interno di un programma Java La classe fondamentale
91. chiamato si inserisce quindi una riga di istruzione throw questa solleva l eccezione ovvero segnala che in quel punto ci potrebbe essere un problema e quindi esegue un operazione di salto non locale salto tipo subroutine al metodo chiamante Il metodo chiamate a sua volta usa l istruzione try che serve ad indicare una serie possibile di soluzioni per altrettante eccezioni le soluzioni sono indicate dall istruzione blocco catch I blocchi catch all interno di un try vengono eseguiti in sequenza finch non si trova il blocco che serve quindi i blocchi catch vanno scritti in ordine inverso di ereditariet In Java nell intestazione del metodo devo specificare quali eccezioni pu sollevare cos le conosce gi anche il compilatore 55 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Il codice sar Metodo chiamato void in throws eccl ecc2 div x y if y 0 throw new eccl Metodo chiamante try Saver eccl 4 2 7 Multithread In un linguaggio tradizionale di programmazione esiste un unico flusso di istruzioni un istruzione per volta esso non sempre lineare ma comunque unico In Java si parte invece con un unico flusso di controllo che pu essere poi espanso In Java un flusso un oggetto di una classe il quale eredita dalla superclasse Thread Ovviamente il flusso principale il main Il codice in questo caso sar
92. ci I dispositivi domestici sono stati suddivisi in due parti si veda la figura 7 1 quella cooperativa e quella operativa seguendo la teoria delle agenzie presentata nel capitolo 3 Figura 7 1 Parte cooperativa CO e operativa OP di un dispositivo 7 2 1 Parte CO cooperativa Per realizzare la parte cooperativa abbiamo utilizzato la tecnologia fornita da Jini per prima cosa abbiamo suddiviso i dispositivi domestici in varie famiglie contraddistinte da caratteristiche e operazioni comuni come illustrato nel paragrafo 6 2 Tale suddivisione ci ha permesso di definire uno schema di interfacce fra loro collegate ereditariet nelle quali sono indicate le operazioni metodi generali che i dispositivi della famiglia sono in grado di eseguire si veda la figura 7 2 103 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 7 2 1 1 La suddivisione in famiglie x La famiglia pi generale quella dei dispositivi nella quale abbiamo individuato le seguenti operazioni String nome restituisce il nome del dispositivo String descrizione restituisce la descrizione del dispositivo String locazione restituisce la stanza in cui il dispositivo situato AddRemoteEventListener metodo che serve se si vuole dare la possibilit al dispositivo di generare degli eventi remoti i servizi della comunit Jini che sono interessati a riceverli devono invocare questo metodo Le possibili sottoclas
93. d in grado di rispondere a messaggi provenienti da altri aglet o dal contesto in cui l aglet viene eseguito Il processo di migrazione di un aglet comporta il trasferimento del codice e dello stato dell aglet stesso Un contesto un oggetto fisso cio non mobile che fornisce l ambiente in cui gli aglet vengono eseguiti contesti inoltre gestiscono le operazioni legate alla creazione di nuovi aglet e all avvio di aglet giunti da altri contesti Quindi necessario che su ogni nodo della rete nei quali gli aglet possono migrare sia presente oltre alla Java Virtual Machine l agente fisso contesto Java 36 37 sviluppato da Sun Microsystems un linguaggio object oriented pensato per essere portabile su diverse piattaforme facile da imparare e sicuro Successivamente a causa della grande crescita di Internet sono stati introdotti meccanismi che consentono di realizzare applicazioni distribuite e mobili Il 41 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche compilatore Java traduce il sorgente Java in un linguaggio intermedio e indipendente dalla piattaforma chiamato Java Byte Code Il byte code interpretato dalla Java Virtual Machine JVM che specifica per ogni particolare sistema operativo Un altro importante aspetto di Java il class loader un meccanismo che permette di trovare e collegare dinamicamente le classi richieste class loader invocato dalla JVM quando il codic
94. dall altro lato e si specifica solo la porta su cui la classe si mette in ascolto Server Socket w new ServerSocket 1701 Socket s w accept Si possono anche accettare connessioni multiple con il multithread Ad alto livello un oggetto richiama i metodi di un altro oggetto anche se sono dislocati su macchine diverse tramite RMI Remote Method Invocation In realt il compilatore RMI RMIC genera due nuove classi lo stub sul lato client e lo skeleton sul lato server Lo stub riceve le richieste dal chiamante le comunica attraverso un socket allo skeleton che a sua volta invoca il metodo richiesto dell oggetto remoto IlI processo inverso viene utilizzato per comunicare i risultati Workstation stub skelet on Figura 4 3 Applicazione distribuita 58 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE Nella figura 4 3 si vede come l uso di RMI richiede da parte del sistema la creazione dello stub dello skeleton e di un socket per la comunicazione Il codice per la realizzazione di un oggetto remoto interface I extends Remot class S extends UnicastRemote0Object implements I 4 3 Jini Jini una tecnologia che si basa su Java e su TCP IP e che utilizzando protocolli di rete permette di mettere in comunicazione oggetti differenti fra loro in un unico network detto collaborativo in cui ogni elemento non deve essere installato in un sistema centrale ma dove ognuno mette a disposizione dei servizi
95. di intelligenza artificiale La realizzazione sperimentale si occuper della definizione globale del sistema infrastruttura e di alcune parti specifiche di questo che serviranno a dimostrare la ricaduta applicativa di questa tesi RINGRAZIAMENTI Desideriamo ringraziare il Prof Marco Somalvico per l opportunit offertaci di lavorare presso l AIRLAB di Como e per averci consentito di affrontare problematiche di ricerca attuali e stimolanti Rivolgiamo inoltre un particolare ringraziamento al Dott Francesco Amigoni per la competenza e la disponibilit dimostrate Alberto desidera ringraziare La sua famiglia per averlo sopportato supportato e spronato Piera Vania Paolo F Micaela Marika Matty il Caggia Paolo S special thanx Luca DV Bric Cesare Cmauri Deni Massimo Toni Elena Nic Franz Ale Ema Alessio R Alessio M Roberto B Laura il Tasso i componenti della mailing list ItaTrek i suoi compagni di lavoro in C D i suoi studenti di Cant i Servizi Generali del Poli e il Beppe per l aiuto il supporto morale fisico e per i suggerimenti e le idee che gli hanno dato molte volte inconsapevolmente Last but not least suo fratello Stefano Luca desidera ringraziare mamma pap e Daniela che lo hanno aiutato a raggiungere questo importante traguardo con il loro costante e prezioso supporto morale e finanziario Ringrazia inoltre i parenti e gli amici che sempre hanno creduto in lui tutti
96. dizione di avvisi di allarme agli indirizzi conosciuti del dominus quando egli fuori casa Anche il telefono cellulare utilizzato per l invio di allarmi i quali arrivano immediatamente a destinazione quindi si raggiunge il padrone di casa in ogni punto del globo si trovi tramite SMS messaggi brevi di testo 101 7 REALI ZZAZI ONE SPERI MENTALE Let s see what s out there Engage Captain Jean Luc Picard 7 1 Premessa In questo capitolo analizziamo la nostra realizzazione sperimentale la gestione degli allarmi e di alcuni scenari di utilizzo il monitoraggio e telecontrollo dei dispositivi domestici e la programmazione domestica temporizzata Per linstallazione e l uso del sistema si rimanda all appendice B Analizzeremo dapprima il sistema nel suo complesso come abbiamo realizzato la nostra agenzia poi i singoli moduli con le loro funzioni e brevi listati di esempio Per una trattazione pi completa del codice sorgente vedere l appendice C 102 CAPITOLO 7 REALIZZAZIONE SPERIMENTALE Nel paragrafo 2 mostriamo come sono stati organizzati i componenti riguardanti i dispositivi domestici nel paragrafo 3 illustriamo il sottosistema di monitoraggio e telecontrollo nelle sue tre versioni programma Java web e mail nel paragrafo 4 illustriamo il sottosistema di gestione realizzato nel paragrafo 5 mostriamo il sottosistema di programmazione temporizzata degli agenti 7 2 dispositivi domesti
97. domestico Hel public String nome throws RemoteException Vialli Operazione che ritorna la descrizione dell elettrodomestico x public String descrizione throws RemoteException Vici Operazione che ritorna la stanza in cui situato l elettrodomestico ky public String locazione throws RemoteException Villa Operazione per gestire l evento public EventRegistration addRemoteEventListener RemoteEventListener listener MarshalledObject handback throws RemoteException C 1 2 L interfaccia Sensore package com zappanoseda import java rmi import com zappanoseda Villa Sensor Interfaccia implementata da un generico sensore Esempi di sensore 166 APPENDICE C LISTATI sensore di temperatura sensore di luminosit sensore di posizione author Luca Zappa amp Alberto Noseda version 1 1 x public interface Sensor xtends Dispositivo Villa Operazione che ritorna il valore campionato dal sensore public int campionamento throws RemoteException C 1 3 L interfaccia Attuatore package com zappanoseda import java rmi import com zappanoseda Villa ELCO Attautore Interfaccia implementata da un dispositivo di attuatore Esempi di attuatori apertura porte finestre tapparelle author Luca Zappa amp Alberto Noseda version 1 0 F public interface Attuator
98. e base alla specializzazione degli agenti se tutti gli agenti possono risolvere un sottoproblema allora si parla di DPS Distributed Problem Solving mentre se ci sono agenti specializzati in un compito che altri non possono risolvere si parla di DKS Distributed Knowledge Sources Si tratta di due soluzioni duali riguardo ad affidabilit ed efficienza DPS pi affidabile perch in caso di guasto di un agente un altro pu sostituirlo ma l efficienza diminuisce a causa della quantit di informazioni che gli agenti si devono scambiare DKS ha la specializzazione degli agenti cos si conosce immediatamente chi deve fare cosa ma in caso di guasto non robusto DPS 39 poi si suddivide in altri tre casi DPS vero e proprio HDP Hybrid Distributed Planning PMA Plannig for Multiple Agents DPS puro si ha quando tutti gli agenti partecipano alla costruzione del piano e successivamente cooperano per eseguirlo in questo caso il fattore critico l equa ripartizione e distribuzione dei compiti In HDP c un unico agente preposto alla costruzione del piano questo pu non essere imposto ma contrattato con gli agenti In PMA esiste un unico agente che costruisce il piano lo verifica e lo distribuisce agli altri agenti L organizzazione possibile tra agenti pu essere verticale od orizzontale verticale se tra due agenti uno identificabile come master e l altro come slave il master assegna i compiti allo slave e
99. e extends Dispositivo Villa Costante che indica lo stato chiuso public static final int CHIUSO 0 Villa Costante che indica lo stato aperto x public static final int APERTO 1 Vialli Comando di apertura gi public void apri throws RemoteException Villa Comando di chiusura y public void chiudi throws RemoteException Villa Ritorna lo stato CHIUSO o APERTO cal public int stato throws RemoteException 167 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche C 1 4 L interfaccia Apparecchio package com zappanoseda import java rmi import com zappanoseda Apparecchio Interfaccia implementata da un generico apparecchio Esempi di apparecchi lampadina con interruttore author Luca Zappa lt a gt amp Alberto Noseda version 1 0 rd public interface Apparecchio extends Dispositivo Costante che indica lo stato acceso x public static final int ON 1 Villa Costante che indica lo stato spento hai public static final int OFF 0 Villa Comando per accenderere l apperacchio A public void on throws RemoteException Villa Comando per spegnere l apperacchio dal public void off throws RemoteException Villa Ritorna lo stato dell aparecchio ON o OFF 7 public int stato throws RemoteException C 1 5 L interfaccia Lavaggio package com zappanoseda im
100. e in esecuzione contiene un nome di una classe non conosciuta Java Applet 36 37 sono delle piccole applicazioni Java che vengono inserite nelle pagine HTML ed eseguite all interno di un browser che all interno contiene una JVM Le funzioni che una applet pu eseguire sono limitate in modo da garantire la sicurezza e vengono costruite a partire dalla classe Java chiamata applet Jumping Beans 36 un software framework per sviluppare sistemi mobili multiagenti In ogni nodo della rete viene eseguito un server che gestisce l arrivo e la partenza degli agenti mobili inoltre presente un unico server che fornisce un supporto centrale per la migrazione degli agenti JumpingBeans un estensione di Java cio un insieme di classi per costruire gli agenti Ogni agente ha un itinerario che un albero dove ogni nodo rappresenta un host della rete nel quale l agente andr Se il nodo corrente ha pi di un figlio l agente si cloner in modo da poter raggiungere tutti gli host associati al nodo corrente MO 37 sviluppato presso l Universit di Ginevra un linguaggio interpretato basato sul concetto di messengers Messangers sono una sequenza di istruzioni che sono trasmesse ed eseguite dal ricevente Obliq 37 un linguaggio interpretato sviluppato dalla DEC che permette l esecuzione remota di procedure Un thread l unit di esecuzione Obliq pu richiedere l esecuzione di una procedura su 42 CAPIT
101. e operazioni di quella famiglia in modo che altri agenti che lo vogliano utilizzare sappiano quali operazioni esso in grado di svolgere e come le devono utilizzare Quindi questa suddivisione permette di aggiungere all agenzia domotica nuovi dispositivi senza che sia necessario modificare gli altri agenti Ovviamente ogni dispositivo potr essere in grado di svolgere altre operazioni specifiche Si prenda come esempio una lavastoviglie ricade sicuramente nella famiglia Lavaggio e quindi deve necessariamente definire le operazioni di nome descrizione locazione accensione spegnimento stato elettrico apertura chiusura e stato del rubinetto dell acqua ma pu anche realizzare altri tipi di funzionalit specifiche del dispositivo in questione quali ad esempio scelta del tipo di lavaggio della temperatura dell acqua stato del sale e del brillantante La suddivisione in famiglie qui riportate frutto di una nostra scelta quindi potrebbe essere necessaria una maggiore specializzazione introducendo nuove tipologie di dispositivi e di conseguenza definendo per esse le operazioni possibili 6 3 L agenzia Nella fase iniziale della costituzione dell agenzia necessario prima di tutto definire la rete di comunicazione e i meccanismi di comunicazione su di essa poi si forma la federazione Jini alla quale si iscrivono uno ad uno tutti i dispositivi e gli agenti con funzioni speciali 97 Metodologie e tecniche Jini p
102. e visto un importante sezione del sistema riguarda la gestione degli allarmi Le situazioni potenzialmente pericolose possono essere riferite a fughe di gas perdite d acqua presenza di fumo e intrusione primi tre tipi di allarme vengono gestiti a livelli abbiamo deciso di dare per ogni allarme quattro livelli rilevazioni temporali successive a ognuno dei quali si associano azioni diverse da compiere Ad un primo livello si registra l allarme e non si compie nessuna azione alla successiva rilevazione temporale dell allarme si incominciano a prendere automaticamente le prime contromisure al terzo livello si prendono contromisure pi decise e si informa il padrone di casa dell allarme in corso al quarto livello si richiede l aiuto di personale esterno come i vigili del fuoco e la sicurezza Abbiamo deciso di introdurre la struttura a livelli per evitare che situazioni temporanee siano considerati come veri e propri allarmi Ad esempio quando viene accesa la piastra di cottura il sensore della cucina potrebbe rilevare la presenza di gas nell aria e quindi generare un evento di tipo fuga di gas nel nostro caso questo viene rilevato come un evento singolo e quindi interpretato come un allarme gas di livello 1 e giustamente nessuna operazione viene compiuta Il quarto tipo di allarme l intrusione viene gestito in modo da bloccare il ladro nella stanza dove si trova in modo che non sia libero di girare per la casa avv
103. edman Hill Ernest Jess The Java Expert System Shell Distributed Computing Systems Sandia National Laboratories Aprile 2000 Eckel Bruce Thinking in Java Second Edition Prentice Hall Giugno 2000 Paulson Linda Dailey Exploring the Wireless LANscape Computer Ottobre 2000 Davidson James Duncan Ahmed Suzanne Java Servlet API Specification SUN Microsystems Novembre 1998 140 BIBLIOGRAFIA 47 Donatella Sciuto Le tecnologie Hardware per l ubiquitous computing Dipartimento di Elettronica e Informazione Politecnico di Milano 2000 141 BIBLIOGRAFIA SU WEB web1 HomePlug Powerline Alliance associazione per la ricerca di comunicazioni ad alta velocit su linea elettrica http www homeplug org web2 Consumer Electronics Association http www ce org web3 HomePNA organizzazione di industrie per unificare gli standard di comunicazione su linea telefonica http www homepna org web4 ITU organizzazione internazionale per le telcomunicazioni http www itu int web5 SMAU ente organizzatore di fiere e convegni sull information technology http www smau it web6 Merloni azienda italiana che produce elettrodomestici http www merloni com web7 Bticino azienda italiana che produce sistemi elettrici http www bticino it web8 Sistema Casa azienda italiana attiva nella domotica http www inmilano it sistemacasa 142 APPENDICE A GLOSSARIO web9 web10
104. elecontrollo versione web ____________ 158 B 5 3 Sistema di telecontrollo versione e mail ______ 160 B 5 4 Sistema di programmazione delle azioni ______________ _ _ 163 COLISTATI i eli Lili Lelio 165 C 1 Package com zappanoseda ___________________ 165 C 1 1 L interfaccia Dispositivo ____ 222222222 OO 165 C 1 2 L interfaccia Sensore 2 222222 166 C 1 3 L interfaccia Attuatore 2 2222222 167 C 1 4 L interfaccia Apparecchio 222222 168 C 1 5 L interfaccia Lavaggio ___ 2 2222222 168 C 1 6 L interfaccia Gas ___ _ 2 2222 169 C 1 7 L interfaccia Comunicazione ____ 2 2 22222 170 C 1 8 Classe ApparecchioApplet 2222222 171 C 1 9 Classe EventoCasa____ 2 2222222 173 C 1 10 Classe Icona 2 222 175 C 2 Simulazione dei dispositivi domestici ____________ 176 OPA i Ka o T e OEE EA D EEEE EEE EA E 176 C 3 Sistema di telecontrollo e monitoraggio __________ 181 C 3 1 Versione programma _ 181 C 4 Sistema di gestione allarmi e scenari ____________ 188 C 4 1 Motore inferenziale ____ 2 2222222 188 C 5 Sistema di programmazione azioni 193 xii INDICE FIGURE TABELLE E LISTATI Indice delle figure Figura 2 1 Schema di una rete domestica _______ 2 22222222220 27 Figura 4 1 Programmi compilati tradizionali _______ 22222222 OOO 52 Figura 4 2 Compilazione ed esecuzione di un programma Java ______ 53 Figura 4 3 Applicazione distribuita _______ 2222222222 58 Figura 4 4 Architettura della tecnologia Jini _____ 222222222200 64 Figura 4 5 Discovery _____
105. ella di caricare le classi in memoria non tutte assieme ma solo quando servono in modo da risparmiare memoria ogni classe pu essere caricata dal file system locale oppure dalla rete Dopo il Class Loader si trova il Verifier il quale ha il compito di controllare istruzioni 52 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE potenzialmente pericolose e che una classe abbia tutti i metodi che servono non detto che il bytecode della classe sia quello che ci si aspetta Si pu avere anche un caricamento incrementale ovvero aggiungere delle classi mentre un programma in esecuzione Al di sotto del Verifier si trova la Java Virtual Machine non corrisponde ad un vero processore fisico che ha il compito di eseguire le istruzioni cio trasformarle in azioni capibili dalla macchina sul quale il programma in esecuzione quindi specifica per ogni piattaforma e pu essere inglobata in un browser Lo schema della compilazione e dell esecuzione di un linguaggio Java mostrato nella figura 4 2 Bytecode Ci Java Virtual Machine Figura 4 2 Compilazione ed esecuzione di un programma Java 53 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 4 2 3 Struttura del file sorgente Fisicamente una o pi classi possono essere contenute all interno dello stesso file sorgente che viene detto unit di compilazione unit minima Logicamente i costrutti base sono il package e la class
106. ella di livello 4 si richiede 125 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche l aiuto di personale esterno specializzato nella tipologia dell allarme rilevato Gas defrule allarme _gas_1 g lt allarme tipo gas stanza stanza not liv _ allarme tipo gas livello stanza stanza gt retract g assert liv _allarme tipo gas livello 1 stanza stanza defrule allarme_gas_2 g lt allarme tipo gas stanza stanza g1 lt liv _allarme tipo gas livello 1 stanza stanza gt retract g gl assert liv _allarme tipo gas livello 2 stanza stanza call cl chiudi gas stanza call cl chiudi corrente stanza defrule allarme_gas_3 g lt allarme tipo gas stanza stanza g2 lt liv _allarme tipo gas livello 2 stanza stanza gt retract g g2 assert liv_allarme tipo gas livello 3 stanza stanza call cl chiudi gas 0 assert avvisa _dominus gas defrule allarme_gas_4 g lt allarme tipo gas stanza stanza g93 lt liv_allarme tipo gas livello 3 stanza stanza gt retract g g3 assert liv _allarme tipo gas livello 4 stanza stanza assert avvisa_pompieri gas assert avvisa_sicurezza gas call cl apri porte stanza Listato 7 12 Allarme gas a pi livelli 126
107. ensore Apparecchio e Attuatore Sensore un dispositivo che traduce un fenomeno fisico in un segnale elettrico e quindi aggiunge l operazione di campionamento di tale fenomeno Attuatore un dispositivo che traduce un segnale elettrico in un fenomeno fisico ha le operazioni di chiusura apertura e stato dell attuatore Apparecchio un dispositivo elettrico che pu essere acceso spento e di cui si pu conoscere lo stato Esso pu eseguire un compito specifico e quindi abbiamo individuato le seguenti sottofamiglie Intrattenimento Lavaggio Gas e Comunicazione Intrattenimento un apparecchio per lo svago dell utente Lavaggio un apparecchio collegato all impianto idraulico di cui si pu controllare la valvola di collegamento alla rete idraulica chiudi apri stato Gas un apparecchio collegato alla rete di distribuzione del gas del quale si pu controllare la valvola di accesso al metano chiudi apri stato Comunicazione un apparecchio che permette di inviare un messaggio ad un destinatario Si noti come qualunque dispositivo elencato nel paragrafo 5 3 si pu catalogare nello schema da noi adottato inoltre dallo schema di partenza si arriva ad uno schema di ereditariet tra classi Java come si pu vedere nel paragrafo 7 2 96 CAPITOLO 6 PROGETTO DELL AGENZIA DOMOTICA Ogni nuovo dispositivo che si collega alla nostra comunit ricade in una delle famiglie definite e deve implementare l
108. enzia ideale con risorse reali allora bisogna individuare una nuova agenzia ideale quindi decomposizione e composizione sono ripetute fino a quando possibile reclutare con successo La terza fase consiste nell integrazione degli agenti specializzati eterogenei in un unico schema omogeneo di cooperazione La soluzione migliore in alternativa a quella di costruire agenti ad hoc quella di considerare gli agenti preesistenti come semiagenti operatori specializzati e di integrarli successivamente con un semiagente cooperatore La parte OP operativa il semiagente fisso intelligente preesistente La parte CO cooperativa il semiagente a cui viene demandata la funzione di interfaccia di comunicazione e cooperazione con il resto degli agenti costituenti l agenzia Questa parte pu essere installata anche da un agente esterno Definendo un meccanismo di cooperazione tramite l installazione e l attivazione della parte CO si rende dinamico il meccanismo di cooperazione costruendo una infrastruttura di comunicazione Quindi si pu inserire la parte CO manualmente da parte del progettista oppure sfruttando la tecnologia a codice mobile che permette al codice stesso di spostarsi da un sito ad un altro sospendendo la propria esecuzione codice stato e riprendendola sul sito di arrivo Per sito si intende un entit in grado di provvedere all esecuzione e allo spostamento delle unit di elaborazione nel caso in cui sposto solo
109. er esempio campionare una temperatura da un termostato accendere e spegnere una lampadina ecc Un altro aspetto rilevante per costruire un agenzia domotica realmente utilizzabile quello di aggiungere all interno del sistema delle forti 134 CAPITOLO 8 CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI politiche di sicurezza Questo aspetto coinvolge soprattutto il sistema di telecontrollo e monitoraggio nelle sue tre versioni programma web e mail dovr essere in grado di riconoscere la persona che tenta di collegarsi alla casa e concedere l utilizzo del sistema solo al padrone della casa e a chi ne ha il permesso In pratica bisogna costruire un meccanismo di sicurezza in grado di proteggere la casa da una nuova tipologia di ladri quelli telematici Si potrebbe pensare anche di utilizzare nuovi mezzi di comunicazione per controllare e monitorare la casa quelli ad oggi da noi ritenuti particolarmente interessanti sono il telefono e gli SMS Con il telefono si potrebbe realizzare un sistema che riconosca i comandi vocali impartiti e che ne effettui le operazioni richieste mentre con gli SMS bisognerebbe sviluppare un sistema molto simile a quello da noi fatto con i messaggi di posta elettronica Un altra parte del sistema che si pu pensare di ampliare quella di gestione degli allarmi e scenari bisognerebbe quindi realizzare un motore inferenziale pi ampio e complesso Un aspetto importante soprattutto per l aiuto ai disabil
110. er la progettazione di Agenzie Domotiche 6 3 1 La comunicazione La comunicazione avviene tramite i metodi definiti in 5 2 2 per quanto riguarda la richiesta risposta questo tipo di messaggi viaggia sulla rete definita da Jini dal mittente verso tutti i destinatari interessati per quanto riguarda la generazione di eventi anche questi viaggiano sulla rete e tutti possono ascoltarli ci pensa l agente ascoltatore a ridirigere i messaggi destinati all agente supervisore il quale ha il compito eventualmente di prendere le opportune decisioni che possono rendere necessarie altre comunicazioni di tipo richiesta risposta verso altri agenti L agente supervisore ha anche il compito di reclutare i vari agenti che si rendono necessari per la risoluzione del problema complessivo suddividendolo in sottoproblemi parziali che i singoli agenti sono in grado di risolvere Il reclutamento quindi una scelta fatta durante l esecuzione del sottoinsieme dei dispositivi domestici attivi tale per cui sia possibile portare a compimento il piano di risoluzione del problema Nel nostro caso i fattori che sono considerati nella fase di reclutamento sono e famiglia di appartenenza del dispositivo o comunicazione o intrattenimento o sensore o attuatore o lavaggio o gas o apparecchio e locazione fisica o piano o Stanza e tipologia specifica del dispositivo 98 CAPITOLO 6 PROGETTO DELL AGENZIA DOMOTICA 6 3 2 Gli allarmi Com
111. ere i diversi sistemi reciprocamente compatibili fisicamente e logicamente uniformare il cablaggio le tecniche di trasmissione e di comunicazione tra i prodotti e flessibilit ed espandibilit del sistema all introduzione di nuovi elementi nella struttura esistente e semplicit di utilizzo per qualunque utente poich l utente medio la massaia i controlli devono essere semplici facilmente comprensibili e deve essere sempre presente il corrispondente dispositivo di controllo manuale e continuit di funzionamento anche in situazioni critiche che devono poter essere gestite e affidabilit in ogni situazione di utilizzo e apertura a diversi produttori I fattori di successo possibili sono velocit di diffusione della cultura tecnologica a tutti i livelli della societ accettazione vantaggi e benefici massiccia azione comunicativa standardizzazione dei sistemi integrazione dell offerta e del servizio unica interfaccia per fornitori e utenti sistemi ad alta flessibilit e integrabilit e da ultimo ma non come importanza la riduzione dei costi sia dei singoli dispositivi che della messa in opera dell impianto che permetter la diffusione in gran parte delle case 13 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 2 4 Aree di automazione L obiettivo finale del sistema domotico sistema abitativo integrato con un agenzia domotica il controllo completo di tutti i servizi e l
112. ersi presso il Lookup Service In particolare con questa classe possibile permettere a un dispositivo di associare un icona piccola immagine che simboleggia il device in modo da permettere all utilizzatore umano di avere una percezione visiva di tale apparecchio come avviene in tutti i sistemi operativi definiti user friendly dove i programmi e i file sono associati ad una particolare icona Tutte queste interfacce e classi sono state compilate e racchiuse nel package com zappanoseda utilizzato da tutti i servizi dell agenzia domotica da noi realizzata 7 2 2 Parte OP operativa Nella parte operativa vengono descritte le funzionalit realizzate dall elettrodomestico La prima operazione da fare quella di individuare qual la famiglia di elettrodomestici corrispondente al device considerato tra quelle precedentemente introdotte Una volta associata al device la sua corrispondete famiglia si sono anche individuate quali operazioni esso deve implementare Per esempio un termostato far parte della famiglia Sensore e quindi dovr realizzare l operazione di campionamento in modo da ritornare la temperatura rilevata in aggiunta visto che Sensore eredita da 109 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Dispositivo bisogner anche implementare i metodi nome descrizione e locazione In questo modo se un altro servizio deve usare il termostato sapendo che fa parte della famig
113. ervizio Service Object Figura 4 7 Lookup 68 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE Il client interagisce Lookup Service direttamente con il servizio attraverso il Se rvice Object Service Object Attributi Client Servizio Service Object Figura 4 8 Utilizzo del servizio I metodi presenti nel Service Object possono implementare un protocollo privato fra il client ed il fornitore del servizio differenti implementazioni della stessa interfaccia possono usare protocolli di interazione completamente differenti Il client sa soltanto che sta utilizzando l implementazione di un certa interfaccia scritta in Java In questo modo il codice che realizza l interfaccia pu fare quello che serve per fornire il servizio senza che il client ne abbia la minima conoscenza Un interfaccia utente pu essere anch essa memorizzata in un Lookup service in questo modo un utente del sistema in grado di usare il servizio direttamente 69 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 4 4 Servlet Un modo sicuro e facile per permettere a molti utenti di accedere a dati e risorse l accesso tramite client da Internet o Intranet Questo tipo di acceso basato sul protocollo HTTP e sul linguaggio HTML Le servlet non sono altro che una soluzione per rispondere a richieste HTTP 4 4 1 Caratteristiche Le servlet sono moduli piccoli programmi
114. f mailto Luca Zappa ieee org gt Luca Zappa lt a gt amp lt a href mailto anoseda komodo ing unico it gt Alberto Noseda lt a gt version 2 0 class TeleControllo extends JFrame static JFrame finestra JLabel titolo new JLabel Elettrodomestici presenti nella casa SwingConstants CENTER fine new JLabel Zappa amp Noseda AIRLAB COMO 2001 SwingConstants CENTER JButton aggiorna new JButton Aggiorna lista new Imagelcon aggiorna gif JScrollPane pannelloCentrale JPanel panEast new JPanel new GridLayout 2 1 JButton bottone new JButton Collegati JTree tree DefaultTreeModel model Container cp ServiceMatches listaDisp ServiceRegistrar registrar class SelezioneDispositivo implements TreeSelectionListener int precedente 1 181 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche public void valueChanged TreeSelectionEvent e DefaultMutableTreeNode chosen DefaultMutableTreeNode tree getLastSelectedPathComponent if tree getSelectionPath getPathCount 3 chosen DefaultMutableTreeNode chosen getParent int sel model getIndex0OfChild model getRoot chosen if sel lt 0 bottone setEnabled false if sel gt 0 amp amp sel precedente precedente sel CES AL panEast remove bottone b
115. file jar delle servlet 154 APPENDICE B INSTALLAZIONE ED USO B 3 Compilazione del sistema Abbiamo creato dei file batch in modo da rendere pi agevole l operazione di compilazione dell intero sistema Per prima cosa bisogna aver configurato il sistema come illustrato nel paragrafo precedente Poi si compila il package com zappanoseda eseguendo il file c bat presente nella directory in cui stato installato sun com zappanoseda Successivamente si pu passare a compilare i dispositivi simulati i sistemi di telecontrollo versione programma ed e mail di gestione allarmi e scenari e di programmazione azioni eseguendo il file c bat presente nella directory sun casa Infine si pu compilare la versione web del sistema di telecontrollo eseguendo il file c bat che si trova sul web server B 4 Avvio del sistema Per avviare il sistema bisogna eseguire nell ordine le seguenti operazioni 1 avviare il web server con le politiche di sicurezza corrette in modo che la servlet abbia il permesso di collegarsi alla comunit Jini eseguire il file avvia bat presente nella directory sun tomcat bin 2 avviare il demone RMI RMID utilizzando il file runRMI bat che si trova nella directory sun casa 3 aspettare qualche secondo e poi far partire il lookup service di Jini reggie eseguendo runLUS bat presente in sun casa 4 spostarsi in sun casa server side e mandare in esecuzione i dispositivi che si vuole rForno bat rSM
116. funzionali situati in ogni stanza oppure 92 CAPITOLO 5 ARCHITETTURA LOGICA DEL SISTEMA tramite un elaboratore centrale sia quando assente tramite il telecontrollo a distanza utilizzando vari media Come gi detto la nostra parte implementativa tratta la sicurezza la gestione degli elettrodomestici delle comunicazioni e la programmazione temporizzata Si riporta nella figura 5 4 lo schema dell architettura logica del sistema cos come stato definito in questo capitolo i blocchi tratteggiati sono definiti da altri e da noi utilizzati Supervisore RECON Sistema gestione Dispositivo Dispositivo Dispositivo Sistema programmazione Dispositivo azioni Sistema TeleControllo Figura 5 4 Architettura dell agenzia 93 6 PROGETTO DELL AGENZIA DOMOTI CA Anyone who has never made a mistake has never tried anything new Albert Einstein 6 1 Premessa Nel passaggio naturale da progetto logico a fisico la scelta migliore per ottenere la struttura descritta nel capitolo precedente stata secondo il nostro punto di vista l utilizzo della tecnologia Jini per una trattazione dettagliata rimandiamo al paragrafo 4 3 per la costruzione della federazione e dell infrastruttura delle comunicazioni e di Jess si veda il paragrafo 4 5 per l attivit inferenziale svolta dall agente supervisore 94 CAPITOLO 6 PROGETTO DELL AGENZIA DOMOTICA 6 2 dispositivi domest
117. gh performance serial bus HAVi realizza un ambiente paritetico dove ogni device pu scoprire interrogare e 25 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche controllare ogni altro apparecchio inoltre gruppi di device possono cooperare tra loro HAVI riconosce quattro categorie di apparecchi elettronici FAV Full AV IAV Intermediate AV BAV Base AV LAV Legacy AV FAV e IAV fungono da controllori mentre BAV e LAV possono essere solamente controllati I servizi di sistema definiti sono e Discovery individua quando i device sono aggiunti o rimossi dalla rete domestica e Messaging stabilisce uno schema di indirizzi e il trasferimento di messaggi e Lookup fornisce il servizio di lookup alle applicazione e ai device e Events implementa un sistema di eventi distribuiti dove gli elementi software si possono sottoscrivere ad un certo tipo di eventi e Streaming fornisce il servizio di data stream e Reservation permette alle applicazioni di riservare dei device inoltre si ha la possibilit di realizzare azioni programmate come per esempio sintonizzarsi e registrare un programma televisivo ad una specifica ora e User interaction realizza due Ul 2 6 Architettura di rete domestica x Quando una rete domestica collegata ad Internet vari tipi di dati entrano in casa attraverso un singolo canale il sistema deve quindi identificare il tipo di dato e indirizzarlo alla destin
118. gurations e profili Mobile Information 3 RMI PDA s SmartCard sai Profile Profile Profile pit coar Profili rofile MIDP sooni pavia eeoa COIRA Configurazione ESA A Configuration CDC CLDC paia 9 Standard Edition Enterprise Edition J25E J2EE Environment Jawa2 Micro Edition JCRE J2ME Edizione Macchina Virtuale profiles Figura 4 11 Edizioni configurazioni e profili di Java Nella parte inferiore della figura 4 11 sono riportate le JVM che vengono eseguite sopra al sistema operativo del device La KVM una 80 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE virtual machine progettata appositamente per i piccoli device con limitata memoria Le tre edizioni pi importanti di Java 2 sono Java 2 Enterprise Edition 2EE Java 2 Standard Edition J2SE e Java 2 Micro Edition 2ME Un edizione definisce le classi API che il programmatore pu utilizzare J2SE include un sottoinsieme delle API di J2EE e J2ME ne ha ancora meno in realt non del tutto vero perch un edizione pi limitata pu avere delle classi specifiche che non sono supportate da un edizione pi estesa L edizione pi interessante per i device la J2ME essendo stata sviluppata appositamente per tali scopi II livello successivo chiamato configurazione attualmente ne esistono due tipi per J2ME Connected Device Configuration CDC e Connected Limited Device Configuration CLDC Una configurazione specifica una API che i
119. i quello di costruire nuove interfacce utenti UI per i dispositivi domestici L agenzia domotica fornisce gi un grosso aiuto perch permette il controllo di tutta la casa dal computer senza la necessit di muoversi da una stanza all altra ma bisognerebbe costruire delle UI apposite per il disabile in modo che possano sfruttare esclusivamente le capacit e le abilit dell utente Ad esempio per persone che hanno difficolt con l uso della tastiera si potrebbero sviluppare UI che riconoscano il parlato Altro tipo di interfaccia pu essere la realt virtuale con la quale si ricostruisce in tre dimensioni l ambiente domestico nel quale sono inseriti i dispositivi e i loro pannelli di controllo un utente con problemi motori si pu muovere nell ambiente virtuale avendo l impressione di muoversi realmente verso un certo oggetto 135 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Un aspetto di rilevanza teorica che pu portare a studi futuri riguarda il reclutamento run time degli agenti in particolare soffermandosi sugli aspetti legati alla cardinalit del sottoinsieme degli agenti reclutati per lo svolgimento di un particolare piano di lavoro individuando le scelte migliori da attuare a seconda della situazione Nuove direzioni di ricerca possono andare verso la connessione con altre agenzie di vario tipo Collegarsi con altre agenzie domotiche situate fisicamente vicine come un quartiere
120. i o attuazioni necessario compiere per gestire determinate situazioni fatti inseriti nel motore rappresentano un modello dello stato attuale dell abitazione Poich il sistema da noi realizzato ha il compito di gestire ad alto livello la casa non ci siamo occupati delle problematiche riguardanti il controllo di basso livello dei dispositivi ma li abbiamo simulati via software La nostra realizzazione si occupata in primo luogo di definire l architettura della nostra agenzia mediante Jini di risolvere tutti i problemi relativi alla comunicazione verso l utilizzatore della casa e di ottenere un sistema semplice nell uso La parte sperimentale si poi occupata di gestire gli allarmi relativi a potenziali pericoli che si possono generare in una casa fughe di gas perdite d acqua fumo intrusi e controllo del clima Inoltre possibile definire scenari particolari di utilizzo come tutte le azioni da eseguire all uscita e al rientro del padrone di casa Questa parte stata realizzate tramite l uso combinato di Jini e di un sistema esperto realizzato in Jess In aggiunta stata realizzata la parte relativa al monitoraggio a distanza e al telecontrollo della domus tramite i mezzi di comunicazione conosciuti In qualsiasi momento ci si pu collegare alla propria abitazione tramite un web browser la posta elettronica o il telefono cellulare e nel contempo avere sotto controllo tutti i dispositivi inoltre in caso di Metodol
121. i Agenzie Domotiche Quando viene ricevuta una nuova e mail viene chiamata una funzione che ha il compito di individuare le operazioni richieste Abbiamo deciso di inserire i comandi nell oggetto del messaggio di posta elettronica con una sintassi molto semplice e LISTA risponde con un messaggio nel quale sono indicati tutti i dispositivi domestici attivi con il loro nome la descrizione la locazione e le operazioni possibili su tale device inoltre viene associato ad ogni device un identificatore numerico ID in modo che successivamente possa essere usato per controllarlo e CONTROLLO ID lt num gt OP lt num gt viene invocata l operazione indicata sul dispositivo a cui era stata associato l ID specificato 7 4 Sistema di gestione degli allarmi e degli scenari Nella parte di gestione della casa allarmi e scenari si definisce l agente supervisore e quello ascoltatore la comunicazione mediante eventi e la base di conoscenza Abbiamo quindi una classe Java che si occupa di ricevere gli eventi dagli altri agenti GestoreAllarmi java trasformarli in fatti che poi vengono inseriti nella base di conoscenza Motore clp Il sistema esperto realizzato in Jess ogni volta che viene fatto partire inferisce le azioni da far compiere agli agenti a seconda del fatti presenti i quali sono una rappresentazione dello stato della casa e vengono inseriti in seguito alla rilevazione degli eventi 122 CAPITOLO 7 REALIZZAZIONE SPER
122. i calcolo proposizionale Body Head Mouth esistono tre componenti uno funzionale corpo orientato alla risoluzione di problemi uno cooperativo testa che possiede una conoscenza degli altri agenti e uno comunicativo bocca che si occupa di mandare a destinazione messaggi provenienti dalla testa e ridirigervi messaggi provenienti dagli altri agenti Gli agenti sono egoisti e richiedono la collaborazione solo quando non sono in grado di risolvere un task Choir considera gli agenti come robot quindi hanno capacit percettive e attuative Esiste un particolare agente direttore che sincronizza gli agenti e pianifica in modo dinamico Ogni agente opera sul proprio obiettivo e percepisce come il sistema si sta muovendo verso il raggiungimento dell obiettivo globale Molecolare gli agenti sono visti come molecole che comunicano fra loro con messaggi ma anche in modo qualitativo tramite broadcast Riassumiamo i parametri per la classificazione dei sistemi di DPS Tipo agente attivo passivo Un agente attivo quando pu partecipare alla stesura del piano passivo viceversa Obiettivo globale individuale Un obiettivo globale se interessa l intera agenzia individuale se interessa solo un agente 36 CAPITOLO 3 TEORIA DELLE AGENZIE e Piano a priori run time Un piano pu essere deciso a priori prima dell esecuzione oppure pu essere deciso durante l esecuzione stessa e Azioni di un agente
123. ia delle agenzie partendo dall intelligenza artificiale classica e il lavoro svolto sulle agenzie dinamiche dal prof Marco Somalvico e dal dott Francesco Amigoni presso il Laboratorio di Intelligenza Artificiale e Robotica al Dipartimento di Elettronica e Informazione del Politecnico di Milano 28 CAPITOLO 3 TEORIA DELLE AGENZIE Si parte dal concetto di agenzia e della teoria alla sua base per arrivare a descrivere le fasi progettuali con le tecniche che le rendono possibili e il concetto di agenzia dinamica 3 2 Agenzia L agenzia 34 un sistema artificiale fatto ad arte dall uomo di tipo particolare la macchina della cooperazione Essa riflette l ottica con cui pu avvenire lo svolgimento di un compito complesso si scompone il problema complesso in sottoproblemi semplici struttura cellulare La scomposizione pu avvenire rispetto alla dimensione temporale ottica lagrangiana ovvero risoluzione sequenziale di ogni sottoproblema oppure rispetto alla dimensione spaziale ottica euleriana ovvero risoluzione di sottoproblemi in parallelo Mentre l uomo trova pi facile una distribuzione temporale algoritmo risolutivo in un agenzia si possono attuare entrambe I singoli componenti di questa struttura sono chiamati agenti e alcuni di essi possono cooperare tra di loro l agenzia quindi la macchina che reifica la cooperazione mentre l agente un elemento della societ della cooperazione
124. icazione La migliore soluzione concettuale a nostro avviso quella dove esiste un agente supervisore depositario della base di conoscenza che inferisce 87 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche e distribuisce i compiti agli altri agenti Ogni agente per risolvere la propria parte di piano si avvarr della collaborazione degli altri agenti di cui ha bisogno Si ha quindi un agenzia collaborativa la cui unica possibile competizione sta nell accesso a risorse comuni che poi sono rappresentate da altri agenti Si configura quindi una comunit o federazione dove tutti gli agenti cooperano e un entit superiore che controlla distribuisce i compiti coordina i risultati Gli agenti devono essere distribuiti nello spazio e possono appartenere fisicamente a macchine diverse ma devono pur sempre cooperare tra loro Questo a nostro parere il miglior modello perch quello che pi naturalmente si avvicina alla realizzazione di un polo uomo macchina per la gestione della casa L organizzazione tra i nostri agenti di tipo verticale per l esistenza di un master supervisore e dinamica perch la tipologia e il numero di agenti della comunit non prefissata ma pu variare nel tempo I nostri agenti operatori sono specializzati in quanto ciascuno di essi offre dei servizi ben definiti infatti in una prima fase questi agenti devono comunicare quali tipi di compiti essi son
125. ici I dispositivi presenti in una casa hanno natura e funzionamenti completamente diversi fra loro abbiamo deciso di raggrupparli in famiglie contraddistinte da caratteristiche e operazioni comuni Tale suddivisione ci ha permesso di definire lo schema di interfacce fra loro collegate ereditariet riportato in figura 6 1 nel quale sono indicate le operazioni metodi generali che i dispositivi della famiglia sono in grado di eseguire Scendendo lungo l albero di ereditariet si aumenta il livello di specializzazione indicando quali sono le nuove operazioni disponibili Interface Dispositivo String nomeg String descrizione String locazione 1 Interface Sensore Interface Apparecchio Interface Attuatore campionamento chiudi apri stato Interface Intrattinimento Interface Comunicazione LU Inwiafdestinatario messaggio Interface Lavaggio Interface Gas chiudi_acqual chiudi_gastl apri_acqual apri_gastl stato _acqual stato_gast Figura 6 1 Suddivisione in famiglie dei device domestici 95 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Abbiamo chiamato Dispositivo la famiglia di pi alto livello e che quindi comprende tutti i device domestici Questa famiglia definisce le operazioni generali che tutti dovranno poi implementare quali il nome la locazione descrizione del dispositivo Le tre sottofamiglie pi specializzate di Dispositivo sono S
126. ici listato 7 5 Ricerca dei dispositivo iscritti presso il Jini Lookup Servic reggie EJ Class c Dispositivo class template new ServiceTemplat null e null matches registrar lookup template 50 Listato 7 5 Ricerca dei dispositivi domestici A questo punto si ha l oggetto matches di tipo serviceMatches che contiene tutti i dispositivi ricercati in particolare sono presenti e il campo totalMatches che indica quanti servizi sono presenti e il campo items che un array di ServiceItem che contiene tutti i servizi 115 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche In ogni ServiceItem sono incapsulati gli attributi registrati attributeSets e l oggetto che rappresenta il servizio vero e proprio service usato per accedere alle funzionalit del dispositivo domestico Il programma di TeleControllo scandisce la lista dei dispositivi trovata e per ognuno di essi ricerca negli attributi se stata registrata un icona in caso affermativo viene visualizzata ed inoltre se presente un applet costruita dal costruttore per controllare l elettrodomestico Se tale applet presente quando l utente esprime la volont di collegarsi al dispositivo tale applet viene caricata in una nuova finestra se invece l applet non stata registrata viene utilizzata quella generica a secondo della famiglia implementata dal dispositivo listato 7 6 for
127. ie Domotiche via Internet e manda le risposte Nel nostro caso il web server utilizzato il Tomcat 4 0 il quale utilizzato anche come server per le richieste risposte sulla nostra rete domestica Quando ci si collega alla casa via web per prima cosa la servlet si collega alla comunit Jini per ricercare i servizi disponibili in questo momento listato 7 7 private void connessioneJini Connessione alla comunit jini per ricercare i servizi disponibili int iPort String sHost Entry aeAttributes LookupLocator lookup ServiceID id try Impostazione del security manager per permettere a RMI class loader di raggiungere il codebase per le classi che non sono disponibili localmente System setSecurityManager new RMISecurityManager Ricerca del Jini Lookup Service reggie sul localhost ai lookup new LookupLocator jini localhost sHost lookup getHost iPort lookup getPort Ricerca del Jini Lookup Service reggie sul localhost O se specificato come argomento ad su un certo IP i registrar lookup getRegistrar id registrar getServiceID catch Exception e out println lt font size l gt exception e lt font gt lt br gt out println lt font color FF0000 gt lt b gt Impossibile trovare il lookup service lt br gt lt b gt lt font gt lt br gt Listato 7 7 Connes
128. ie ricerche i ricercatori del progetto Green svilupparono un prototipo chiamato Star7 una sorta di dispositivo di controllo remoto in grado di comunicare con altri dello stesso tipo L idea originale era di sviluppare il sistema operativo Star7 in C il pi famoso linguaggio di programmazione orientato agli oggetti ideato da Bjiarne Stroustrup 48 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE Tuttavia uno dei membri del progetto Green James Gosling si stanc del modo in cui il C eseguiva una determinata operazione si barric nel proprio ufficio e scrisse un nuovo linguaggio in grado di gestire meglio lo Star7 questo linguaggio venne chiamato Oak quercia in onore dell albero di fronte all ufficio di Gosling Progettato tenendo presente le applicazioni anzich lo stato dell arte dei PC Java doveva essere di piccole dimensioni efficiente e facilmente portabile verso un ampia gamma di dispositivi hardware e inoltre doveva essere affidabile Gli elementi che hanno reso adatto Java per lo Star7 si sono rilevati adatti anche per il World Wide Web e di piccole dimensioni perci velocizza il prelevamento di programmi da una pagina e sicuro perci impedisce di scrivere programmi che diano libero sfogo alla distruzione nei sistemi degli utenti e portatile infatti pu essere eseguito su Windows Macintosh Linux e altre piattaforme senza modifiche Java pu essere anche utilizzato come linguaggio di programmazione
129. isando nel contempo la sicurezza per richiedere un suo intervento Anche il controllo della temperatura pu essere ricondotto agli allarmi temperature troppo alte o troppo basse possono essere indici di malfunzionamento oltre che portare disagi a chi vive in casa in questo caso si cerca di riportare la temperatura ad un livello prefissato di benessere 99 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Si noti che la gestione degli allarmi a livelli porta ad avere un reclutamento incrementale nel senso che salendo di livello aumenta la cardinalit dell insieme degli agenti reclutati Questo perch con la nostra gestione pi il livello alto pi l allarme considerato rilevante e quindi un maggior numero di dispositivi sono coinvolti nel tentativo di risoluzione di tale situazione 6 3 3 Scenari In aggiunta agli allarmi l agente supervisore gestisce anche una serie di scenari di utilizzo della casa Tipico scenario l uscita del padrone dalla casa in questo caso si spengono tutte le luci si abbassano le tapparelle si chiudono le porte si attiva il sistema di allarme e si abbassa la temperatura per attuare una politica di risparmio energetico Al rientro si ristabiliscono le condizioni climatiche presenti prima dell uscita e si stacca il sistema di allarme antintruso Un altro scenario il controllo delle luci infatti se una persona entra in una stanza buia per prima cosa vengono al
130. izio Jini utilizzi il modello di programmazione ma tali servizi devono utilizzare tale modello per la loro interazione con l infrastruttura della tecnologia Jini Per esempio ogni servizio comunica con il lookup service usando il modello di programmazione se un servizio offre le risorse utilizzando il meccanismo del leasing la registrazione del servizio con il lookup service deve essere effettuata con il leasing e rinnovata periodicamente 65 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 4 3 5 Protocolli di Discovery Join e Lookup La parte basilare del sistema Jini composta dai tre protocolli chiamati discovery 19 20 31 join 20 31 e lookup 18 27 31 I protocolli di discovery e join vengono usati quando un nuovo servizio si vuole unire alla comunit Jini il primo viene utilizzato dal servizio per cercare un lookup service presso il quale registrarsi il secondo invece viene utilizzato quando il servizio dopo aver individuato il lookup service desidera unirsi Infine Lookup si utilizza quando un client o un utente deve individuare ed utilizzare un servizio descritto dalla sua interfaccia scritta nel linguaggio di programmazione Java e da altri attributi Lo schema in figura 4 5 descrive il processo di discovery Un fornitore di servizi Lookup Service ricerca il lookup service Client Servizio lt Service Object Attributi Figura 4 5 Discovery
131. l device che supporta tale configurazione deve implementare Sun ha anche specificato differenti profili al di sopra del livello di configurazione un profilo definisce classi supplementari che possono essere usate dal device Per esempio se sulla configurazione CDC si vuole utilizzare RMI bisogna aggiungere il profilo RMI mentre sulla configurazione CLDC non si pu eseguire Jini perch non si pu utilizzare RMI e serialization 4 6 1 1 Java 2 Enterprise Edition J 2EE Questa edizione destinata ad applicazioni pesanti ed perfetta per utilizzare servizi Jini i servizi possono rispondere a diversi utilizzatori e possono utilizzare caratteristiche avanzate del linguaggio Non invece adatta per dispositivi limitati dal momento che richiede molta memoria 81 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 4 6 1 2 Java 2 Standard Edition J 2SE Questa la versione standard di Java destinata per i normali PC Questa edizione supporta completamente Jini ma ancora necessita di troppa memoria per essere utilizzata su device limitati 4 6 1 3 Java 2 Micro Edition J 2ME Questa versione stata progettata per funzionare su dispositivi con limitate risorse ed esiste nelle due configurazioni viste precedentemente CDC e CLDC CLDC eseguita su KVM una virtual machine appositamente realizzata per occupare poca memoria mentre CDC pi potente di CLDC utilizza la Customer Virtual
132. la figura 7 4 Noi abbiamo costruito delle interfacce utenti grafiche ma lo stesso approccio pu essere utilizzato per realizzare vari tipi di interfacce quali ad esempio interfacce di tipo testuale mondi 3D o perfino sistemi che riconoscono comandi vocali si tratta quindi di un aspetto molto importante soprattutto se lo scopo principale dell agenzia domotica quello di dare un aiuto ad un portatore di handicap infatti si potrebbero costruire degli adattatori appositi per il disabile in modo che sfruttino esclusivamente le capacit e le abilit dell utente GUI Interfaccia del servizio Jini adattatore umano F a Servizio Jini Figura 7 4 Interfaccia utente grafica GUI Inoltre abbiamo definito una classe EventoCasa java che contiene gli identificatori degli eventi che i vari dispositivi sono in grado di generare e 108 CAPITOLO 7 REALIZZAZIONE SPERIMENTALE il metodo descrizioneEvento long ID che ritorna una stringa con la descrizione dell evento associato ad ID Gli eventi vengono utilizzati dai servizi Jini per portare a conoscenza del supervisore o di chiunque sia interessato una situazione anomala quali sconnessione temperatura troppo alta o bassa rilevazione gas fumo acqua L ultima classe generale da noi definita Icona java che estende l interfaccia Jini net jini core entry Entry e quindi pu essere utilizzata come uno degli attributi che il servizio usa per iscriv
133. la tecnica OFDM simile alle tecniche di modulazione per la radiofrequenza possibile mandare una grande quantit di dati sulla linea elettrica Questa tecnica risolve il problema delle riflessioni multiple che la maggior causa di interferenza nelle comunicazioni su linea elettrica In teoria possibile trasmettere fino ad una velocit di 100 Mbit s secondo la compagnia Intellon Inc di Ocala che implementa questa tecnologia La Intelogis Inc di Draper Utah 12 utilizza una tecnologia che trasmette i dati in una banda di frequenza superiore a quella dove si trova il massimo rumore Plug in PLX che conforme allo standard CEBus CAL che usa una combinazione di DSMA e CTP DSMA opera in modo simile alla votazione tra pi nodi in una rete Ethernet Un nodo quando entra nella rete per la prima volta sente il passaggio di altri pacchetti sulla linea e manda i propri pacchetti solo se permesso farlo Una volta che tutti i nodi si conoscono tra loro uno schema dinamico di distribuzione di token instaurato Questo evita collisione tra pi nodi evita di fare continuamente votazioni tra nodi e aumenta l effettivo throughput La versione corrente arriva fino a 350 Kbit s ma la prossima previsto che arrivi a 2 Mbit s 20 CAPITOLO 2 STATO DELL ARTE Sempre nel campo delle onde convogliate la High Tech Horizon di Angelholm Svezia 12 ha commercializzato una scheda di comunicazione per PC Avendo un modesto
134. la versione pi limitata del linguaggio Java J 2SE Java 2 Standard Edition la versione standard del linguaggio Java J9 JVM limitata di IBM per 2ME Jar Java Archeives Formato per impacchettare le classi e le risorse usate da un programma Java Utilizza lo stesso formato dello Zip Java Linguaggio di programmazione indipendente dalla piattaforma sviluppato da Sun 148 APPENDICE A GLOSSARIO JCRE J avaCard Runtime Environment J CVM J avaCard Virtual Machine JDK Java Development Kit JESS Java Expert System Shell Sistema a regole in Java Jini Tecnologia Sun per realizzare sistemi distribuiti in Java JIT Just In Time compiling una JVM che compila il Java bytecode in linguaggio macchina specifico della piattaforma su cui l applicazione Java viene eseguita JNI Java Native Interface interfaccia nativa Java JRE Java Runtime Environment JSK Jini Starter Kit JVM Java Virtual Machine il programma che interpreta ed esegue il Java bytecode kAWT Kilobyte AWT per KVM kJ ava Le Java API supportate da KVM KQML Knowledge Query and Manipulation Language linguaggio di manipolazione e interrogazione della conoscenza KVM Kilobyte Virtual Machine LAN Local Area Network rete locale LST Layered Space Time processing MAC Medium Access Control controllo di accesso ad un mezzo MFI MIA FIA Interface Interfaccia tra agente mobile e agente fisso 149 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di
135. larme e risparmio energetico gli elettrodomestici lavorano in modo da risparmiare energia elettrica e evitano la simultanea accensione che potrebbe causare uno scatto del contatore per sovraccarico e film mentre si guarda un film sullo schermo possono essere visualizzati i messaggi da altri elettrodomestici es la lavatrice quando ha finito il ciclo di lavaggio e mattina si alzano le tapparelle si prepara la vasca idromassaggio si accende il riscaldamento in tempo per il risveglio Inoltre una versione pi grande 11 funzionale e gi abitabile presente sempre a Milano in Piazza Diaz 6 2 3 Considerazioni economiche e di mercato Per quanto riguarda discorsi di tipo economico lo sviluppo del mercato dato da tre settori 1 5 home automation home networking e smart home Il primo si occupa di automatizzare tutte le funzioni possibili all interno di una casa introducendo nuove soluzioni tecnologiche al fine di migliorare apparati e prodotti gi esistenti e di fornire nuovi servizi di utilit domestica il secondo di collegare tutti gli elementi di una casa e di farli colloquiare a livello fisico siano essi apparecchi intelligenti o non intelligenti computer oppure elettrodomestici il terzo di integrare coordinare e controllare il tutto 12 CAPITOLO 2 STATO DELL ARTE requisiti di home automation sono e integrazione trasformare la sommatoria dei singoli prodotti in un sistema omogeneo rend
136. le 0 call cl chiudi_porte 0 call cl setta_temp 0 temperatura 3 defrule entrata d lt dominus locazione rientrato gt retract d assert dominus locazione casa call cl setta_temp 0 temperatura defrule poca_lucel m lt allarme tipo movimento stanza stanza d lt dominus locazione casa 91 lt allarme tipo luce bassa stanza stanza sd lt stato dispositivo dispositivo tenda stanza stanza stato chiusa gt retract m 1 call apri_tenda stanza defrule poca_luce2 m lt allarme tipo movimento stanza stanza d lt dominus locazione casa l lt allarme tipo luce_bassa stanza stanza sd lt stato_dispositivo dispositivo tenda stanza stanza stato aperta 192 APPENDICE C LISTATI gt retract m 1 call accendi_luci stanza C 5 Sistema di programmazione azioni import import import import import import import import import import import import import import import import import import import Vila ToDo java io java util java text javax mail javax mail l javax mail l core entry core lookup core discovery net net net net net net java rmi jini jini jini jini jini jini ke r l event l internet lookup lookup entry
137. le premesse lt a gt e lt a implica B gt deduce la conclusione lt B gt L utilizzo di un agenzia adeguato quando il compito da svolgere complesso e non esiste un paradigma particolare per il suo svolgimento e quando questo compito pu essere suddiviso in tanti sottocompiti indipendenti ognuno dei quali pu essere risolto da un agente importante che il problema sia scalabile ovvero che ogni sottoproblema sia della stessa natura del problema di partenza per di dimensione minore la scalabilit permette di avere agenti omogenei tra loro Gli agenti elementi costitutivi di una rete possono essere umani o artificiali intelligenti o meno 33 Ciascun agente una rozza emulazione di un elemento che compone la societ la quale a sua volta emulata dall intera agenzia Gli agenti non interagiscono solo tra di loro ma agiscono anche con il loro ambiente e possono essere statici o mobili Occorre dunque creare 30 CAPITOLO 3 TEORIA DELLE AGENZIE meccanismi di interfaccia e cooperazione che consentano un utilizzo remoto e distribuito di pi risorse implementando forme di comunicazione tra applicazioni Gli agenti devono potersi trasferire da un calcolatore all altro eseguendo compiti in remoto appoggiandosi a sistemi operativi che consentano la mobilit del codice 3 3 Teoria alla base dell agenzia 3 3 1 Bipolo uomo macchina Il ruolo dell intelligenza artificiale nei confronti della
138. lia dei sensori a conoscenza dell esistenza dell operazione di campionamento e quindi in grado di utilizzarla per ottenere la temperatura misurata e poi invocando il metodo locazione pu individuare in quale stanza stata rilevata Il dispositivo pu anche dichiarare delle operazioni specifiche che non sono indicate nell interfaccia della famiglia di appartenenza In questo caso necessario definire una nuova interfaccia Java che estende la famiglia di partenza indicando le nuove funzionalit supportate La parte OP deve quindi implementare la nuova interfaccia realizzata ad hoc per tale device definendo quindi sia le operazioni generali che quelle specifiche Si pensi all esempio gi citato nel capitolo precedente della lavastoviglie bisogna costruire una nuova interfaccia che estenda quella di Lavaggio nella quale vengono aggiunte le funzioni di scelta del tipo di lavaggio di temperatura dell acqua di stato del brillantante e del sale Una volta descritta la funzionalit del dispositivo bisogna unirlo all agenzia domotica comunit Jini Per fare questo vengono utilizzati i protocolli Jini di discovery per cercare un lookup service e di join per eseguire la registrazione Quando un servizio si registra presso il lookup service si veda il capitolo 4 pu specificare una serie di attributi che vengono utilizzati sia per una migliore descrizione del servizio sia nella fase di ricerca quando vengono specificati
139. lla casa nel nostro esempio controllo casa katamail com comandi devono essere inseriti nell oggetto del messaggio e hanno la seguente sintassi e LISTA risponde al mittente con un messaggio nel quale sono indicati tutti i dispositivi domestici attivi con il loro nome la descrizione la locazione i vari stati e le operazioni possibili su tale 160 APPENDICE B INSTALLAZIONE ED USO device inoltre viene associato ad ogni dispositivo un identificatore numerico 1D in modo che successivamente possa essere usato per controllarlo figura B 7 Si possono anche indicare dei parametri opzionali per ricercare un insieme di dispositivi con caratteristiche comuni i possibili parametri sono o NOME nome del dispositivo o PRODUTTORE produttore del dispositivo o VENDITORE venditore del dispositivo o VERSIONE versione del dispositivo o MODELLO modello del dispositivo o SERIAL numero seriale del dispositivo o PIANO piano in cui i dispositivi sono situati o STANZA stanza in cui i dispositivi sono situati o FAMIGLIA tipologia di dispositivi sensore apparecchio attuatore intrattenimento lavaggio gas comunicazione CONTROLLO ID lt num gt OP lt num gt viene invocata l operazione indicata sul dispositivo a cui era stato associato l ID specificato il mittente ricever un messaggio nel quale indicata se l operazione andata a buon fine e il nuovo stato assunto dal dispositivo in questione figura B 8
140. ln Luce return stanza E public int stato System out println Luce return Stato public void on throws Remote if Stato ON System out println Luce else System out println Luce Stato ON throws Remotel throws Remote throws Remotel rie id adina ON OFF eption Exception ichiesta nome rows RemoteException ichiesta descrizione Exception ichiesta locazione Exception hiesta stato Stato Exception richiesta di accensione INUTILI richiesta di accensione 177 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche public void off throws RemoteException if Stato OFF System out println Luce richiesta di spegnimento INUTILE else System out println Luce richiesta di spegnimento Stato OFF public void run throws IOException Terminazione del servizio System out printlin Premi invio per disattivare il servizio System out flush String s in readLine generazione dell evento sconnessione genera_evento EventoCasa SCONNESSIONE Procedura di generazione di un evento private void genera_evento long IDevento throws IOException int i 0 Enumeration enum listeners keys while enum hasMoreElements LEEY RemoteEventListener listener
141. ln ToDo Apertura gas a dispositivo nome gas apri_gas break case 6 System out println ToDo Chiusura gas a dispositivo nome gas chiudi_gas break else if a dispositivo instanceof Apparecchio Apparecchio app Apparecchio a dispositivo switch a operazione case 1 a dispositivo a dispositivo System out println ToDo nome app on break case 2 System out println ToDo nome app off break Accensione Spegnimento 202 APPENDICE C LISTATI else if a dispositivo instanceof Attuatore Attuatore att Attuatore a dispositivo switch a operazione case 7 System out println ToDo Apertura a dispositivo nome att apri break case 8 System out println ToDo Chiusura a dispositivo nome att chiudi break catch Exception e System out println ToDo ToDo controllaAzioni exception e else return public static void main String args finestra new ToDo args WindowListener 1 new WindowAdapter public void windowClosing WindowEvent e System exit 0 i finestra addWindowListener l finestra pack finestra setLocation 100 200 finestra setVisible true for try Thread sleep periodo 1000 catch Exception e controllaAzioni aggiornaNumeroProgrammi 203
142. lo stile di vita negli ultimi anni ha portato alla creazione di nuove richieste da parte dei consumatori La donna che 91 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche lavora il diffondersi dei singles l aumento della vita media lo sviluppo della seconda casa l accresciuto benessere della popolazione la maggiore permanenza fuori casa il crescere della criminalit tanto per citarne alcuni hanno portato all esigenza di una migliore qualit della vita un abitazione pi sicura pi confortevole e pi facile da gestire e da controllare sia dentro la casa stessa che fuori Dall analisi fatta si individua una serie di possibili funzioni da pianificare e Clima o Programmazione del clima o Controllo delle temperature o Controllo dei consumi Rilevazioni statistiche e autoadattamento e Energia o Controllo linee o Controllo sovraccarichi di tensione picchi di corrente o Controllo dei consumi Rilevazioni statistiche e autoadattamento o Controllo dell alimentazione di emergenza e Sicurezza o Controllo perimetrale interno di accesso o Sistema antincendio antiallagamento anti fuga di gas e Gestione degli elettrodomestici e Gestione comunicazioni Queste funzionalit possono essere svolte automaticamente dal sistema di gestione della casa ma deve sempre essere possibile l intervento manuale da parte dell uomo sia quando fisicamente presente tramite interruttori multi
143. logia Tut stata utilizzata nella prima specifica 1 0 della rete HomePNA Home Phoneline Networking Alliance formata da compagnie quali 3Com Advanced Micro Devices AT amp T Compaq Computer Hewlett Packard Intel IBM Lucent Technologies Il trasferimento a 1 Mbit s lento per la trasmissione di video ad es MPEG 2 a 2 4 Mbit s DVD a 3 8 Mbit s HDTV a 19 Mbit s Teoricamente possibile arrivare ad un trasferimento dati nell ordine di 100 Mbit s su una linea telefonica utilizzando porzioni della banda 2 30 MHz Questa capacit alla base della seconda versione di HomePNA proposta da Epigram Inc di Sunnyvale California e Lucent Technologies Inc di Allentown La release 2 0 di HomePNA che supporta pienamente la versione precedente incrementa la velocit di trasferimento dati arrivando fino a 10 Mbit s utilizzando una banda tra 4 e 10 MHz con frequenza portante a 7 MHZ La versione 2 0 impiega una modulazione di ampiezza in quadratura con differenza di frequenza FDQAM nella quale ogni singola informazione QAM ripetuta in due regioni di frequenza per aumentare la robustezza del trasferimento dati nel caso che parte dell informazione sia attenuata o corrotta La ITU sta studiando la possibilit che il networking di una casa via linee telefoniche possa generare interferenze con VDSL la prossima generazione di collegamento a Internet ad alta velocit anche se questa tecnologia sar pronta non prima di 2 anni la sol
144. ma Inizialmente si sono studiate le onde convogliate 12 primi studi nel 1975 ovvero la modulazione del segnale di 50 60 Hz della corrente elettrica utilizzate per accendere e spegnere apparecchi da un sistema Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche centralizzato in seguito si sono analizzati altri mezzi trasmissivi 4 12 linee telefoniche radiofrequenza infrarossi e le loro potenzialit rete domestica per trasferimento dati comandi pi complessi sui singoli apparecchi controllo vocale controllo del consumo elettrico collegamento diretto ad Internet Parallelamente sul mercato sono stati introdotti dispositivi intelligenti i quali non sono altro che normali apparecchi con nuove funzionalit aggiunte 3 gt 10 il forno che si collega ad Internet per scaricare le ricette il frigorifero che segnala quando manca qualcosa ecc Oppure esistono piccoli sistemi integrati dedicati ad uno scopo singolo ad esempio il controllo delle luci o del sistema di allarme complessivo Solo in questi ultimi due anni 10 13 si sta studiando il modo di integrare tutti i sistemi in uno unico con tutti i benefici che questo comporta Tuttavia al di l di singole realizzazioni ad hoc non si visto ancora un sistema che possa integrare in modo flessibile e dinamico tutti gli apparecchi dispositivi e sottosistemi di una casa La tecnologia Jini nata proprio per questo connettere e far
145. me del metodo da richiamare seguiti dagli eventuali parametri richiesti dal metodo stesso 7 5 Sistema di programmazione delle azioni Il sistema di programmazione delle azioni ToDo java permette di eseguire delle operazioni sugli elettrodomestici della casa in un prefissato istante temporale Questo programma gestisce una lista ordinata rispetto al tempo delle azioni da attivare AzioneDifferita AzioneDifferita listato 7 15 composta da 128 CAPITOLO 7 REALIZZAZIONE SPERIMENTALE e data l istante temporale nel quale eseguire l operazione e dispositivo il dispositivo domestico interessato e operazione l operazione da svolgere Questa classe stata da noi implementata a partire dall interfaccia Java java lang Comparable in modo da avere un totale ordinamento fra le azioni in particolare l ordinamento basato sul campo data class AzioneDifferita implements Comparable Date data Dispositivo dispositivo int operazione public AzioneDifferita Date d Dispositivo disp int op data d dispositivo disp operazione op public int compareTo Object o AzioneDifferita a AzioneDifferita 0 int comp data compareTo a data if comp 0 comp 1 return comp Listato 7 15 La classe AzioneDifferita Quando il programma viene eseguito si collega all agenzia domotica e ricerca l elenco completo dei dispositivi domestici attivi dando la possibili
146. n fatto si usa il comando retract indicando il suo identificatore numerico retract 2 fatti possono essere di due tipi e ordinati ordered sono quelli che abbiamo visto precedentemente consistono in un simbolo seguito da una sequenza di zero o pi campi separati da spazi e racchiusi tra parentesi tonde In questi tipi di fatti l ordine fondamentale infatti il fatto Mario Rossi diverso dal fatto Rossi Mario e non ordinati unordered non conta l ordine sono simili ai record dei linguaggi C e Pascal Prima di poterli usare bisogna definire la propria struttura con il comando deftemplate deftemplate persona jnome del templat slot nome inome del campo type SYMBOL itipo del campo slot cognome inome del campo type SYMBOL itipo del campo slot annoNascita nome del campo type INTEGER itipo del campo slot professione inome del campo type SYMBOL tipo del campo default studente valore di default Per inserire un fatto non ordinato si usa il comando assert nel seguente modo assert persona annoNascita 50 nome Mario cognome Rossi 76 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE Una cosa importante da notare che i fatti sono case sensitive e quindi il fatto padre giovanni marco diverso da padre Giovanni Marco 4 5 2 Le regole x Affinch un sistema si possa definire esperto necessario fornirlo di regole che possano produrre cono
147. n posa e quindi l inserimento invasivo di cavi all interno di una casa le onde convogliate su linea elettrica PLC la radiofrequenza soprattutto nella banda dei 2 4 GHz i raggi infrarossi che invece non richiedono nuova posa di cavi 2 5 1 Linee telefoniche Le linee telefoniche attuali costruite essenzialmente per il segnale vocale e ottimizzate per tale scopo non sono adatte per trasmissione dati ad alta velocit Le loro caratteristiche di impedenza e attenuazione non possono essere ben controllate La prima compagnia che ha cercato di risolvere questi problemi la Tut Systems Inc di Pleasant Hill California 12 Essa impiega un multiplexing a divisione di frequenza per creare tre canali ognuno dei quali con un differente scopo servizio telefonico normale dc 3400 Hz segnale ADSL per il collegamento ad Internet da 25 KHz a 1 1 MHz networking della casa 5 5 9 5 MHz Nel canale di network della casa Tut trasferisce dati a 1Mbit s con banda tra 5 5 e 9 5 MHz con 7 5 MHz di frequenza portante All interno di 17 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche questa banda Tut usa la tecnologia IEEE 802 3 CSMA CD che solitamente utilizzata per Ethernet ma incapsula i frame Ethernet in pacchetti pi grandi Per trasferire pacchetti ad alta velocit Tut utilizza una tecnologia proprietaria di modulazione di impulsi codificando pi bits nello stesso impulso La tecno
148. na 21 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche soluzione conveniente ed economica per la costruzione di una rete si veda la tabella 2 1 in una casa o in piccoli uffici Tecnologie wireless per la rete domestica Nome Applicazione Caratteristiche Banda di Tipo di modulazione Bit rate Organizzazione Agenzia di frequenza Mbit s di specifica certificazione GHz 802 11 FH rete dati disponibilit 2 4 FH Frequency 2 IEEE WLIF wireless di Hopping Wireless crittografia LAN Interoperab ility Forum 802 11 DS 2 4 DS Direct 2 IEEE WLI F Sequence High LAN Broadband 5 DMT OFDM 6 54 IEEE WECA speed wireless ad Discrete Wireless 802 11 alta Multitone Orthogo Ethernet velocit nal FDM Compatibilit y Alliance 2 4 DS 11 IEEE WLIF e WECA HiperLAN LAN Supporta 5 GPSK Gaussian 24 ETSI European BRAN multimedia voce dati Phase Shift Telecommunications Broadban le ad alta video pu Keying Standards Institute d Radio velocit coesistere Access con i 2 4 Networks GHz certificabile in USA e in Europa DECT Voce e dati Integra voce 1 88 GFSK Gaussian 1 152 Digital per casee e dati 1 90 Frequency Shift Enhanced piccoli Keying Cordless uffici Telecomm unicationts Shared Comunicazi Basso costo 2 4 FH 2 HomeRF Working Group Wireless one Access wireless Protocol per case e piccoli uffici Bluetooth Standard Basso costo 2 4 FH
149. na cio una piccola immagine che simboleggia il device listato 7 2 myServer new Luce Aggiunta dell attributo che contiene l applet Java per il controllo in remoto Entry attributoApplet new LuceApplet myServer aeAttributes LookupAttributes add aeAttributes attributoApplet Aggiunta dell attributo che contiene l icona Icona ic new Icona luce gif 111 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche if ic icon getIconHeight lt 0 icona non trovata System out println Luce ICONA NON TROVATA else Entry attributoIcona ic i aeAttributes LookupAttributes add aeAttributes attributoIcona joinmanager new JoinManager myServer aeAttributes myServer new LeaseRenewalManager Listato 7 2 Attributi opzionali e registrazione del dispositivo Per ultimo se si vuole dare la possibilit al servizio di generare degli eventi che sono poi usati dal modulo di gestione degli allarmi per indicare delle situazioni anomale necessario introdurre l operazione addRemoteEventListener listato 7 3 che viene invocata dai servizi che vogliono ricevere gli eventi prodotti da questo dispositivo Aggiunta di un servizio alla lista dei servizi a cui consegnare gli eventi generati public EventRegistration addRemoteEventListener RemoteEventListener listener MarshalledObject handback throws Remote
150. ne in casa l intensit della luce bassa e le tapparelle sono chiuse in questo caso viene richiesta all agente supervisore l azione di apertura delle tapparelle della stanza considerata La seconda regola scatta quando si rileva un movimento in una stanza il padrone in casa l intensit della luce bassa ma le tapparelle sono chiuse in questo caso si richiede l accensione della luce della stanza listato 7 14 127 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche defrule poca_lucel m lt allarme tipo movimento stanza stanza d lt dominus locazione casa 91 lt allarme tipo luce bassa stanza stanza sd lt stato dispositivo dispositivo tapparella stanza stanza stato chiusa gt retract m 1 call cl apri tapparelle stanza defrule poca_luce2 m lt allarme tipo movimento stanza stanza d lt dominus locazione casa 91 lt allarme tipo luce _ bassa stanza stanza sd lt stato_ dispositivo dispositivo tapparella stanza stanza stato aperta gt retract m 1 call cl accendi_luci stanza Listato 7 14 Scenario entrata in stanza buia Come si pu vedere le azioni da attuare vengono invocate direttamente all interno del motore Jess verso la classe Java GestoreAllarmi con il comando cal1 nel quale si indica la classe Java cui fare riferimento il no
151. ne domestica L agenzia domotica sostituisce parzialmente l uomo nel regolare la domus nella quale egli abita 39 Metaforicamente si pu parlare di un castello nel quale il signore uomo che lo abita non deve preoccuparsi di gestire il castello poich tale incombenza demandata alla servit l agenzia domotica che coordinata dal maggiordomo quest ultimo tra gli agenti domotici quello che svolge le attivit di supervisione su tutti gli altri e di interfaccia con l utente tale agente che riceve dal signore i Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche compiti che la casa domotizzata tramite l agenzia domotica dovr essere in grado di svolgere In altre parole l agenzia domotica si incarica di espletare una serie di funzioni rispondendo ai bisogni di chi fruisce dello spazio domus Lo scopo della tesi di fornire indicazioni su come progettare e sviluppare un agenzia domotica utilizzando la tecnologia Jini L automazione domestica o domotica quindi quella disciplina che integra le diverse tecnologie e sistemi presenti in una casa per offrire un pi elevato grado di funzionalit e sicurezza controllo a basso livello L agenzia domotica il sistema di agenti che cooperano tra loro con lo scopo di consegnare all utente le funzioni di controllo e di gestione dell ambiente domestico gestione ad alto livello opportuno pensare tuttavia al concetto di agenzia domoti
152. nel paragrafo 4 4 che sono in grado di ricordare il proprio stato grazie al fatto che una servlet non viene distrutta dopo aver inviato la risposta ma mantenuta in esecuzione dal web server in questo modo gli oggetti globali che sono stati inizializzati ed assegnati nella richiesta precedente continueranno ad esistere in quella successiva In questo modo possibile per esempio far vedere all utente gli accessi complessivi alla casa da quando stato attivato il web server quindi nel nostro caso da quando stata avviata l agenzia domotica basta definire una variabile globale di tipo int 119 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche inizializzata ad 0 e successivamente incrementata di 1 ad ogni accesso e inviarla nella pagine HTML creata per la risposta Con lo stesso meccanismo abbiamo potuto gestire la nostra agenzia domotica i passi fondamentali sono i seguenti e al primo accesso la servlet si collega alla comunit Jini ricerca i dispositivi domestici presenti memorizzandoli in un oggetto globale e risponde con una pagina HTML con la tabella nella quale sono elencati tutti i dispositivi e quando l utente si collega ad un certo dispositivo il web server richiede nuovamente la risposta alla servlet che riconosce a quale dispositivo l utente si vuole collegare legge ID attraverso il metodo GET e risponde di conseguenza II web server da noi utilizzato concede alle servlet
153. nicazione e Comunicazione e informazione o telefono o comunicazioni interne con videocitofoni o trasmissione dati per controlli sanitari e telemedicina o trasmissione dati per attivit lavorativa e istruzione o informazioni e svago con televisori e radio I sottosistemi di quest area assumono rilevante importanza soprattutto perch la rete telefonica pu fungere da supporto fisico per l integrazione Inoltre i sottosistemi di quest area si distinguono per l elevata richiesta di banda e Sicurezza o protezione antifurto antintrusione antirapina o protezione antincendio antiallagamento antiterremoto e da fumo gas e scariche elettriche o telesoccorso e assistenza di persone sole anziane disabili o ammalate L esigenza di sicurezza rientra tra le principali prestazioni richieste dall utenza si divide in security ovvero sicurezza personale contro 15 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche intrusi e safety sicurezza globale della casa contro fughe di gas fumo e allagamenti L agenzia riceve informazioni dalla rete di sensori fumo acqua persone ecc e attua le scelte opportune Persone anziane o disabili utilizzando facili interfacce vocale tastiera braille ecc possono gestire la propria abitazione e le apparecchiature presenti in modo molto semplice In questa area le richieste di banda sono variabili in quanto si prevede la comunicazione solo in cas
154. no Un servizio aggiunto al Lookup Service utilizzando due protocolli chiamati discovery e join in primo luogo il servizio individua il Lookup Service usando il protocollo discovery e poi si unisce ad esso usando il protocollo join 4 3 1 2 Java Remote Method Invocation RMI La comunicazione fra i servizi avviene utilizzando Remote Method Invocation RMI 17 24 fornita da Java RMI permette non soltanto di trasferire dati da un oggetto ad un altro attraverso la rete ma anche oggetti completi compreso il codice Gran parte della semplicit del sistema Jini consentita da questa capacit di spostare il codice incapsulato nell oggetto attraverso la rete 4 3 1 3 Leasing L accesso a molti dei servizi nell ambiente Jini basato sui leasing 23 Un leasing una concessione di accesso garantito per un certo periodo di tempo Ogni leasing negoziato fra il richiedente e il fornitore del servizio un servizio chiesto per un certo periodo l accesso assegnato per un certo tempo possibilmente tenendo in considerazione il periodo richiesto x Se un leasing non rinnovato prima che sia esaurito o perch la risorsa non pi necessaria o perch il client o la rete vengono a mancare o ancora perch non consentito al leasing di essere rinnovato allora la risorsa pu essere liberata I leasing possono essere di due tipi esclusivi o non esclusivi quelli esclusivi assicurano che nessun altro possa us
155. ntranet locale 4 Figura B 5 Esempi di telecontrollo via web 159 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Premendo il link Ricerca tra i dispositivi attivi possibile eseguire una ricerca dei dispositivi attivi che rispettano i criteri impostati figura B 6 Controllo remoto Domotica Ricerca dispositivi attivi 2001 AirLabComol 10 x File Modifica Visualizza Preferiti Strumenti EA SIndietro gt gt ea AA cerca GPreferti cronologia DA gt Indirizzo http localhost 8080 servlet ServletCasa op 2 z _ vai colegamenti Ricerca dispositivi attivi Servizio Nome Produttore Venditore anta Sigla modello Serial number Locazione Piano Stanza Tipo del dispositivo Famiglia a a Operazione completata n 5 63 Intranet locale Figura B 6 Pagina di ricerca tra i dispositivi attivi B 5 3 Sistema di telecontrollo versione e mail Per attivare il sistema di telecontrollo via e mail andare nella cartella sun casa client side ed eseguire il file rMonitoraggioEmail bat il programma si collega alla casella di posta elettronica indicata nel file in attesa dei messaggi inviati dall utente Per monitorare e controllare l agenzia domotica sufficiente utilizzare un qualsiasi applicativo di posta elettronica ed inviare degli opportuni messaggi all indirizzo e mail de
156. o che funzioni su macchine e sistemi operativi differenti e quindi anche su sistemi embedded Java un linguaggio orientato agli oggetti object oriented simile al C ma pi semplice Le semplificazioni rispetto al C sono e non esiste un preprocessore non esistono quindi le include e le define e non esiste un header file h e tutti i tipi di dato sono oggetti sono quindi stati eliminati tutti i tipi di dato che non sono oggetti e stato eliminato tutto ci che era all esterno delle classi es le funzioni e si ha un compromesso tra ereditariet singola e multipla perch l ereditariet multipla difficile da gestire e stata eliminata la possibilit di avere overloading degli operatori ovvero assegnare lo stesso operatore a tipo di dato diversi e si ridefinito il concetto di puntatore cio si eliminato il polimorfismo quindi a tutti gli oggetti si accede tramite reference il che implica che tutte le variabili siano puntatori a oggetti 50 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE e non esiste il GOTO e non esistono le conversioni automatiche di tipo di dato 4 2 2 Compilazione ed esecuzione di un programma Java Gli ambienti di compilazione ed esecuzione sono differenti rispetto ad un normale linguaggio di programmazione Normalmente dopo aver scritto un algoritmo in un linguaggio di programmazione il quale algoritmo pu gi contenere operazioni dipendenti dalla piat
157. o di allarme mentre per un utilizzo normale la banda richiesta minima e Gestione degli apparecchi domestici o lavatrici o lavastoviglie o frigoriferi congelatori o cucine forni o apparecchi idrosanitari sauna idromassaggio Il settore dei cosiddetti elettrodomestici bianchi quello che in maggiore evoluzione con l introduzione di componenti elettronici che consentono il miglioramento delle prestazioni dell affidabilit e delle funzionalit oltre alla possibilit della telegestione e telediagnostica di ogni singolo apparecchio La richiesta di banda in questi sottosistemi non elevata Per quanto riguarda la struttura informativa un elaboratore centrale che permetta di gestire tutte le attuazioni a partire dai risultati di rilevazione sembra essere la scelta pi indicata anche se una struttura distribuita pi affidabile L interfaccia utente deve essere consistente non deve creare conflitti fra i comandi di facile impiego accesso al sistema di controllo da qualsiasi punto della casa e gradevole 39 16 CAPITOLO 2 STATO DELL ARTE L interfaccia macchina macchina deve permettere la totale comunicazione tra tutti i dispositivi dell ambiente 2 5 Tecnologie trasmissive Per la connessione e il networking degli elettrodomestici di una casa esistono vari mezzi trasmissivi 1 2 4 12 13 il doppino telefonico TP5 fibre ottiche cavi coassiali RG 6 che richiedono una messa i
158. o in grado di svolgere e devono iscriversi alla federazione Successivamente quando ci sar bisogno di loro avverr la vera e propria fase di reclutamento nella quale il supervisore e gli stessi agenti utilizzeranno i servizi offerti da tutti gli agenti e quindi dalla comunit In ogni momento deve essere possibile per un agente staccarsi ovviamente dopo aver eseguito l operazione corrente o riagganciarsi alla comunit da qui l organizzazione dinamica In figura 5 2 sono mostrate le operazioni di iscrizione e di abbandono di un agente dalla federazione 88 CAPITOLO 5 ARCHITETTURA LOGICA DEL SISTEMA rizione_ abbandono Federazione Figura 5 2 Iscrizione e abbandono di un agente alla federazione La fase successiva quella di definire la comunicazione tra gli agenti Andando ad analizzare il problema ad un livello basso si nota che gli agenti devono tutti accedere ad una rete di comunicazione comune quindi anche se locati fisicamente su macchine diverse ci deve essere una perfetta e completa trasparenza della rete in modo che tutta la comunit sia accessibile da tutti gli agenti La comunicazione avviene in due modi richiesta risposta oppure tramite generazione di eventi si veda la figura 5 3 La comunicazione di tipo richiesta risposta usata comunemente tra l agente supervisore e gli agenti operatori e tra gli agenti operatori stessi Classico esempio quello dove l agente supe
159. odelli o metamacchina in questo caso l operando ancora un modello Esistono tre tipi di informazione tre sottoclassi di modelli l algoritmo il dato e il problema questi corrispondono ad altrettante macchine elaboratore esecutorio elaboratore gestionale ed elaboratore inferenziale Quando il modello concerne la cooperazione tra alcuni enti allora la macchina detta macchina della cooperazione o agenzia L agenzia quindi emula il comportamento di pi uomini di una societ 3 3 3 Tecniche di I ntelligenza Artificiale La DAI Distributed Artificial Intelligence l estensione 34 delle tecniche tipiche dell intelligenza artificiale a pi risolutori automatici di problemi motivata dalle seguenti ragioni la scomposizione di un problema complesso in sottoproblemi pi semplici pu essere tale che i sottoproblemi siano insolubili se affrontati in modo indipendente l uno dagli altri in un sistema alcune parti possono essere pi adatte di altre per risolvere certi compiti o possono adattarsi a farlo Si parla di PAI Parallel Artificial Intelligence se il problema consta di istruzioni direttamente eseguibili da un componente del sistema distribuito se ogni componente invece deve eseguire un compito sottoproblema non coincidente con un istruzione elementare allora si parla di DES Distributed Expert System Il DES a sua volta diviso in 33 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotich
160. oduli le scelte effettuate nel capitolo 7 si analizza la realizzazione sperimentale il suo funzionamento anche dei singoli moduli e di tutte le funzionalit previste nel capitolo 8 si illustrano le valutazioni del lavoro svolto le critiche e le direzioni di futuri sviluppi CAPITOLO 1 INTRODUZIONE nell appendice A il lettore trova un glossario con i termini tecnici e gli acronimi utilizzati nella tesi nell appendice B si riporta il manuale di installazione e uso del sistema da noi sviluppato nell appendice C si elencano i listati pi significativi dell agenzia domotica STATO DELL ARTE Home is no longer a location home is a concept want the feelings of home wherever am Watts Wacker 2 1 Premessa Telecomunicazioni Informatica Media ed Elettronica di consumo sono tutti settori che per molto tempo si sono sviluppati in modo separato oggi stanno convergendo verso un insieme di prodotti e di servizi che cambiano radicalmente il nostro modo di vivere Dopo avere trasformato il mondo del lavoro e rivoluzionato il settore della comunicazione stanno entrando nell universo della casa non solo attraverso computer e Internet ma anche modificando e arricchendo le prestazioni degli oggetti di uso comune frigoriferi lavatrici televisori interruttori sistemi di sicurezza e per il benessere che potranno essere attivati e comandati anche senza essere in casa CAPITOLO 2 STATO DELL ARTE
161. ogie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche allarme l agenzia stessa informa il padrone di casa dell allarme in corso in modo che egli possa agire di conseguenza x La valutazione complessiva del nostro sistema buona perch abbiamo ottenuto un sistema flessibile dinamico che riesce ad adattarsi alle situazioni e che in grado di gestire un congruo numero di casi possibili in una casa Noi siamo solo all inizio di un viaggio che si prospetta molto lungo e affascinante Speriamo di aver posto delle basi solide con la nostra agenzia domotica La tesi strutturata nel modo seguente nel capitolo 2 si mostra lo stato dell arte della domotica cosa gi stato realizzato a livello di dispositivi hardware e della loro comunicazione a livello fisico nel capitolo 3 si illustra la teoria delle agenzie dinamiche e non partendo dall intelligenza artificiale classica fino alle ultime realizzazioni di agenzie dinamiche nel capitolo 4 si descrivono tutte le tecnologie utilizzate con particolare riguardo a Jini che il cuore del nostro sistema a Java che rappresenta il fondamento di tutto alle Servlet utilizzate per il monitoraggio e telecontrollo via web e a Jess che il motore inferenziale da noi utilizzato nel capitolo 5 si mostra la soluzione logico concettuale dell architettura del nostro sistema nel capitolo 6 si descrive il progetto reale con le sue componenti i suoi m
162. ogrammazione l insieme delle interfacce che permette la costruzione di servizi affidabili compresi quelli che fanno parte dell infrastruttura e quelli che si uniscono alla federazione Queste tre categorie bench distinte e separabili sono intrecciate a tal punto che la loro distinzione pu sembrare poco chiara possibile sviluppare sistemi che abbiano alcune delle funzionalit del sistema Jini con delle varianti in tutte e tre le categorie La forza di un sistema Jini risiede nel fatto che un sistema sviluppato con una particolare infrastruttura con i modelli di programmazione descritti e basato sulla nozione di servizio 63 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 4 3 3 L infrastruttura L infrastruttura tecnologica di Jini include quanto segue e un sistema di sicurezza distribuito integrato con RMI che estende il modello di sicurezza della piattaforma Java al mondo dei sistemi distribuiti e discovery and join protocols protocolli di servizio che consentono al servizio di scoprire diventare parte e avvisare gli altri membri della federazione e lookup service che serve come un deposito di servizi una tabella dove le righe sono oggetti scritti in Java In figura 4 4 riportata l architettura complessiva di Jini ia el easing ransazioni Eventi distribuiti Servizi di rete Tecnologi Jini Java Solaris SPARC Lookup Discovery Join L el
163. oi lo distribuisce ad agenti organizzati orizzontalmente La distribuzione deve essere uniforme e si usa per questo un sistema di richieste offerte tra agenti manager e agenti contractor e Centralized Multiagent Planning esiste un piano centrale che per essere eseguito richiede che ogni agente esegua i suoi piani individuali Ogni piano individuale pu essere in opposizione agli altri perch un singolo agente ha una vista parziale locale e non conosce completamente gli altri agenti Questi conflitti sono risolti tramite un agente privilegiato che riformula il piano globale per eliminarli L agente privilegiato pu essere scelto in modo statico inizializzazione oppure scelto durante l esecuzione del piano e Deductive Belief Model questo modello divide gli agenti in due classi gli osservatori e gli attori primi costruiscono dei piani in base alla conoscenza che hanno dei secondi 35 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Teoria dei giochi gli agenti cercano di raggiungere il proprio obiettivo effettuando le azioni pi convenienti per essi e per il sistema globale valutate in base a parametri noti a tutti gli agenti Multientit gli agenti mirano a raggiungere un obiettivo individuale L obiettivo globale dato dall insieme degli obiettivi individuali Ogni agente una macchina a stati finiti la comunicazione non prevista e gli obiettivi individuali sono enunciati d
164. okup Service registra il Service Object e i suoi attributi presso il Service Object lookup service Attributi Client Servizio Service Object Attributi Figura 4 6 Join 67 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche In Jini sono stati introdotti nel package net jini lookup entry i seguenti attributi e Name contiene il nome e Location specifica la collocazione fisica edificio piano stanza e Servicelnfo informazioni generiche sul servizio nome produttore venditore versione modello numero seriale e Comment descrizione del servizio In aggiunta possibile inserire nuovi attributi creati su misura dal programmatore e per fare ci sufficiente che un oggetto implementi l interfaccia Entry II protocollo di Lookup figura 4 7 serve per trovare ed utilizzare un servizio presente nella comunit Jini Un client richiede al Lookup service di individuare un servizio con certe caratteristiche il tipo di interfaccia e gli attributi associati se questo esiste il Lookup service spedisce al client copia del Service Object che viene utilizzata dal client stesso per invocare direttamente i metodi del servizio figura 4 8 Il client richiede un Lookup Service servizio Una copia del Service Object viene Service Object spedita dal lookup service e utilizzata dal Attributi client per interagire con il servizio Client S
165. one complessiva dell agenzia domotica 7 3 1 Versione programma Si tratta di un programma java TeleControllo java che per funzionare deve avere a disposizione una JVM e Jini quindi stato da noi pensato per essere utilizzato o sul PC di casa o su quello in ufficio Quando il programma viene lanciato per prima cosa individua il lookup service dell agenzia domotica all indirizzo specificato sulla linea di comandi gli indirizzi sono del tipo jini indirizzoIP porta ad esempio jini 131 175 143 99 8080 se nessun argomento stato 114 CAPITOLO 7 REALIZZAZIONE SPERIMENTALE passato il lookup service viene cercato sulla macchina locale localhost come mostrato nel listato 7 4 Ricerca del Jini Lookup Service reggie sul localhost o se specificato come argomento ad su un certo IP try if args length gt 0 System out println ARGOMENTO args 0 lookup new LookupLocator args 0 CIS lookup new LookupLocator jini localhost catch Exception e System out println Lookup non attivo exception e Listato 7 4 Ricerca del lookup service Una volta individuato il lookup service viene interrogato in modo da ottenere la lista di tutti i dispositivi presenti attualmente nella casa tale ricerca viene effettuata cercando i servizi che implementano l interfaccia Dispositivo che come abbiamo visto il punto di partenza di tutti i device domest
166. oniche Tutte queste attivit potrebbero essere in realt effettuate in qualsiasi posto anche dalla propria abitazione purch si possa accedere all insieme di informazioni aziendali che servono Inoltre il tempo impiegato per recarsi sul posto di lavoro pu ammontare anche a un paio d ore al giorno Un abitazione attrezzata permette quindi anche di effettuare il proprio lavoro collegandosi via web L agenzia domotica permette anche attraverso un telefono cellulare e un GPS di offrire alcuni servizi quali assistenza stradale in casi di emergenza controllo e diagnosi dell autovettura in remoto assistenza sui Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche percorsi da seguire con informazioni aggiuntive su hotel negozi ristoranti attrazioni turistiche Inoltre il collegamento alla rete esterna permette anche servizi finanziari e bancari servizi pubblici telematici pubblica amministrazione commercio elettronico Nel paragrafo 2 analizziamo i prodotti presenti sul mercato italiano e non proseguiamo con considerazioni economico sociali sulla domotica nel 3 Nel paragrafo 4 illustriamo le aree di possibile automazione di una casa Nel paragrafo 5 analizziamo nel dettaglio tutte le tecniche trasmissive a livello fisico di rete mentre nel paragrafo 6 mostriamo la struttura di un rete domestica 2 2 Prodotti presenti sul mercato A tutt oggi uno scenario di domotica intesa come automazione a bas
167. oppino le onde convogliate il cavo coassiale la radiofrequenza i raggi infrarossi Un sistema pu gestire fino a 10 indirizzi Standard LonWorks 12 uno standard nato nel 1990 a partire da X 10 e da EIA 709 e posseduto dalla americana Echelon che produce tramite Motorola e Toshiba un chip neuronale Chiunque pu sviluppare prodotti che utilizzano lo standard LonWorks i quali sono poi certificati Questo standard diffuso a livello mondiale e utilizzato da pi di 4000 aziende tra cui anche la Merloni I moduli utilizzati in tutto il mondo sono 9 milioni di cui il 20 utilizzato nelle case La velocit di trasmissione pu arrivare a 10 Kbit s e si possono gestire fino a 32 indirizzi LonWorks implementa il CSMA per il livello fisico ed indipendente dal mezzo trasmissivo utilizzato TP5 le onde convogliate il cavo coassiale la radiofrequenza i raggi infrarossi e le fibre ottiche Attraverso LonWorks possibile controllare il consumo energetico di ogni singolo apparecchio permettendo anche risparmi dell ordine del 10 30 e permette di gestire scenari di sovraccarico elettrico e blackout HAVI 14 un architettura sviluppata da un insieme di aziende per facilitare interoperabilit fra apparecchi realizzati da industrie diverse in modo da costruire pi facilmente applicazioni distribuite sulla rete domestica La sua architettura formata da un insieme di API servizi e il protocollo di rete IEEE 1394 hi
168. ospettive dell applicazione delle tecnologie digitali per la casa Milano 19 ottobre 2000 137 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Falcioni Paolo La supervisione e la manutenzione remota di componenti di un sistema di home automation Convegno SMAU Home Automation nuove prospettive dell applicazione delle tecnologie digitali per la casa Milano 19 ottobre 2000 Santini Ernesto SCS lintegrazione dei sistemi domotici Convegno SMAU Home Automation nuove prospettive dell applicazione delle tecnologie digitali per la casa Milano 19 ottobre 2000 SMAU SMART HOME La casa intelligente 2000 Di Pasqua Emanuela Anche gli elettrodomestici hanno un Q 1 SMAU 19 ottobre 2000 Dutta Roy Amitava Networks for homes IEEE Spectrum 36 12 26 33 Dicembre 1999 Roncarolo Barbara Quale sar lo standard per la casa del futuro SMAU 2000 Lea Rodger Gibbs Simon Dara Abrams Alec Eytchison Edward Networking home entertainment devices with HAVI IEEE Computer 33 9 35 43 Settembre 2000 Garber Lee Companies Power Up Networking IEEE Computer 33 8 26 Agosto 2000 Sun Microsystems Jini Tecnology glossary Gennaio 1999 Sun Microsystems Jini Architecture Specification Gennaio 1999 Sun Microsystems Jini Lookup Service Specification Gennaio 1999
169. osservare il mondo pianificare interpretare un piano spostarsi spostare oggetti e Comunicazione paradigma semantica protocolli Modo contenuto e regole per la comunicazione e Memoria conoscenza del mondo e dei piani altrui da parte di un agente e Stato attributi di un agente e descrizione del mondo 3 4 Progetto di un agenzia La prima fase del progetto di un agenzia 35 la decomposizione del problema in sottoproblemi ognuno dei quali risolubile da un singolo agente ideale ovvero un agente perfettamente adeguato al sottocompito che deve risolvere Alla fine della fase di decomposizione il progettista ha a disposizione un agenzia ideale agenti ideali e la struttura delle connessioni di interazione tra essi L esigenza iniziale sempre generica ovvero fa riferimento ad una classe di problemi mai ad un problema specifico il quale verr poi assegnato all agenzia dell utente La seconda fase la composizione ovvero il passaggio dall idealit alla realt cio la copertura di tutti i sottoproblemi con la disponibilit di agenti reali i quali sono in grado di soddisfare i requisiti espressi dagli agenti ideali 37 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche La fase di composizione pu essere vista come un reclutamento di agenti che devono essere in grado di coprire con le proprie funzioni le funzioni espresse dagli agenti ideali Se non possibile realizzare l ag
170. ottone new JButton Collegati bottone setEnabled true Dispositivo dispSel Dispositivo listaDisp items sel service System out printlin selezion numero s l 4 Tom 4 dispSel nome Azione al new Azione Object object Cilco attributi dei servizi trovati E for int j 0 j lt listaDisp items sel attributeSets length j object listaDisp items sel attributeSets j System out println TeleControllo sel i j Foa attrib Seta object Se la classe di un attibuto istanza di una Applet associa al bottone l apertura di tale Applet Se invece si tratta di una icona la visualizza sf if object instanceof Applet System out println TeleControllo Caricamento Applet specifica al applet Applet object else if object instanceof Icona System out println TeleControllo Caricamento icona specifica Icona icona Icona object bottone setIcon icona getIcon al iconcina icona getImage Se negli attributi del servizio non stata trovata nessuna Applet viene carica quella di default dell interfaccia implementata dal servizio E if al applet null nessuna applet trovata System out println TeleControllo Caricamento Applet di default 182 APPENDICE C LISTATI if dispSel instanceof Sensore al applet new SensoreApple
171. plica che una servlet attiva mantiene memoria del proprio stato ad esempio tramite le variabili globali le quali non vengono reinizializzate fino a che la servlet distrutta e poi ricaricata in memoria o il server spento e riacceso Questo significa che ogni campo di una classe servlet diventa un oggetto persistente il che implica che facile mantenere lo stato tra pi richieste della stessa servlet a differenza di un programma CGI che deve scrivere i valori su disco per mantenerli con tutti i problemi che questo genera 44 4 4 2 3 Vantaggi I vantaggi di utilizzare le servlet al posto di un normale meccanismo di estensione di server sono i seguenti e sono pi veloci dei programmi CGI perch utilizzano un differente modello di processo e usano API standard che sono supportate da molti web server e hanno tutti i vantaggi del linguaggio Java compresa la facilit di programmazione e sviluppo e l indipendenza della piattaforma e possono accedere ad un largo numero di API disponibili per la piattaforma Java 4 5 Jess Jess Java Expert System Shell 43 una shell per sistemi esperti e un linguaggio di scripting scritto interamente in Java permette quindi di richiamare funzioni Java direttamente dal Jess o di incapsulare il Jess all interno di un programma scritto in Java 74 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE Si tratta di un sistema molto simile al CLIPS C Language Integrated Production System
172. port java rmi 168 APPENDICE C LISTATI import com zappanoseda Vili Lavaggio Interfaccia implementata da un generico apperecchio ad acqua Esempi di apparecchi di tipo Lavaggio lavatrice lavastoviglie author Luca Zappa amp Alberto Noseda version 1 0 public interface Lavaggio extends Apparecchio Vili Costante che indica lo stato aperto del rubinetto dell acqua Sy public static final int ACQUA APERTA 1 Villa Costante che indica lo stato chiuso del rubinetto dell acqua y public static final int ACQUA CHIUSA 0 Villa Operazione che chiude il rubinetto dell acqua dl public void chiudi _acqua throws RemoteException Vila Operazione che apre il rubinetto dell acqua xy public void apri_acqua throws RemoteException 7A kk Operazione che ritorna lo stato del rubinetto dell acqua ACQUA APERTA o ACQUA CHIUSA i public int stato_acqua throws RemoteException C 1 6 L interfaccia Gas package com zappanoseda import java rmi import com zappanoseda import net jini core event Villa Gas Interfaccia implementata da un generico apperecchio a gas Esempio di apperacchi a gas forno caldaia piano cottura scaldabagno author Luca Zappa amp Alberto Noseda version 1 0 169 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche public interface Gas ex
173. pplet Lavaggio disp else if lista items i service instanceof Intrattenimento al applet new IntrattenimentoApplet Intrattenimento disp else if lista items i service instanceof Comunicazione al applet new ComunicazioneApplet Comunicazione disp else al applet new ApparecchioApplet Apparecchio disp else if lista items i service instanceof Attuatore al applet new AttuatoreApplet Attuatore disp else al applet new DispositivoApplet Dispositivo disp for Listato 7 6 Lista dei dispositivi domestici 7 3 2 Versione web Questa versione pensata per l utente che vuole monitorare e telecontrollare la propria casa dal proprio PC senza voler installare una JVM e Jini ma anche per chi si muove con frequenza e vuole utilizzare un interfaccia grafica gradevole senza utilizzare l e mail In qualunque momento e in qualunque punto del globo il padrone di casa si pu connettere alla propria casa tramite un comune browser e avere sotto controllo e poter comandare l intera serie di dispositivi Per alleggerire al massimo il lato client e per avere un integrazione migliore con il sistema Jini la soluzione adottata prevede l utilizzo delle servlet che sono installate in un elaboratore della casa il quale monta anche un server web che le supporta gestisce le richieste che arrivano 117 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenz
174. ra B 7 Figura B 8 Figura B 9 Figura B 10 Impostazione di una nuova azione Figura B 11 Lista dei programmi impostati Pagina principale telecontrollo via web Esempi di telecontrollo via web Pagina di ricerca tra i dispositivi attivi Richiesta lista dispositivi e risposta Indice delle tabelle Tabella 2 1 Tecnologie wireless per la rete domestica Tabella 7 1 Linee di codice dell agenzia domotica Indice dei listati Listato 7 1 Listato 7 2 Listato 7 3 Listato 7 4 Listato 7 5 Listato 7 6 Listato 7 7 Listato 7 8 Listato 7 9 Listato 7 10 Listato 7 11 Listato 7 12 Listato 7 12 Listato 7 13 Listato 7 14 Listato 7 15 Listato 7 16 Rilevazione di una fuga di gas Chiusura valvole gas Allarme gas a pi livelli Allarme intruso 159 159 160 162 162 163 164 164 111 112 112 115 115 117 118 121 123 123 124 125 126 127 128 129 131 xiv 1 INTRODUZIONE Ogni tecnologia sufficientemente evoluta indistinguibile dalla magia A C Clarke L area di ricerca di questa tesi la domotica ovvero l automazione della casa domus una casa dotata di dispositivi e impianti agenti domotici integrati mediante una rete di comunicazione e costituenti un sistema aperto flessibile e capace di interagire con l utente in modo diretto ed efficace L agenzia domotica l insieme cooperante di pi entit dette agenti le quali si occupano di gestire ad alto livello l abitazio
175. ree public void ricercaDispositiviJini String args int ip I int iPort String sHost LookupLocator lookup ServiceID serviceID ServiceMatches matches ServiceTemplate template Applet applet Object object try Impostazione del security manager per permettere a RMI class loader di raggiungere il codebase per le classi che non sono disponibili localmente DA System setSecurityManager new RMISecurityManager Ricerca del Jini Lookup Service reggie sul localhost o se 185 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche specificato come argomento ad su un certo IP System out println if args length gt 0 System out println ARGOMENTO args 0 lookup new LookupLocator args 0 else lookup new LookupLocator jini localhost sHost lookup getHost iPort lookup getPort System out println System out println TeleControllo LookupLocator lookup System out println TeleControllo LookupLocator host sHost System out println TeleControllo LookupLocator port iPort Ricerca del Jini Lookup Service reggie sul localhost o se specificato come argomento ad su un certo IP 554 registrar lookup getRegistrar serviceID registrar getServiceID S
176. replicarsi in copie che possono cooperare o interagire con altri agenti gli ambienti possono estendere le funzionalit dei tradizionali sistemi di programmazione o essere essi stessi completi di programmazione 39 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 3 5 Tecnologie a codice mobile e Agent Tcl 37 sviluppato presso la University of Darthmouth fornisce un interprete Tcl esteso per supportare la mobilit forte del codice Un agente implementato da un processo Unix che in aggiunta pu eseguire le seguenti operazioni o jump spostare l esecuzione interprete Tcl codice stato d esecuzione in un altra locazione o fork creare un nuovo agente che una copia dell agente stesso o Submit inviare del codice in remoto e AgentO 36 sviluppato da Shoham stato il primo linguaggio orientato agli agenti Fornisce un linguaggio di comunicazione fra gli agenti basato sul parlato umano AgentO un progetto accademico mai utilizzato per realizzare applicazioni reali e AgentBuilder 36 permette di sviluppare e amministrare gli agenti E composto da due parti la prima chiamata Toolkit dedicata allo sviluppo di applicazioni con agenti la seconda chiamata RunTime System fornisce l ambiente nel quale gli agenti vengono eseguiti Gli agenti sono scritti in Java e comunicano attraverso KQML Knowledge Query and Manipulation Language e Ara 37 sviluppato presso la University of
177. rincipale del programma Programmazione azione Premere uno dei bottoni per programmare una azione se Porta Ingresso Azioni programmate 3 Zappa amp Noseda AIRLAB COMO febbrario 2001 Figura B 9 Finestra principale sistema programmazione azione Nella parte di sinistra si trova l elenco dei dispositivi domestici attivi Premendo il bottone corrispondente si accede alla finestra che permette la creazione di una nuova azione dove bisogna impostare l istante temporale giorno mese anno ora minuti secondi e l operazione desiderata che dipende dalla tipologia del dispositivo considerato figura B 10 163 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche iojxi Ei ToDo Programmazione azione Lava 5 marzo 2001 0 49 58 Accendi Spegni Chiudi acqua Apri acqua o Annulla Figura B 10 Impostazione di una nuova azione Nella parte di destra si hanno due bottoni il primo serve per aggiornare la lista dei dispositivi mentre il secondo per vedere le azioni che sono state programmate e che ancora devono essere eseguite figura B 11 In fondo a destra inoltre indicato il numero di azioni che sono state programmate e che devono ancora essere eseguite E ToDo Lista programmi Lista programmi 919 aprile 2001 15 10 15 C Luce OPERAZIONE Accensione 911 marzo 2001 0 00 00 D Luce D OPERAZIONE Spegnimento 910 marzo
178. rvisore assegna un compito ad un agente il quale per poterlo eseguire ha bisogno anche dei servizi di un altro agente tutte le comunicazioni in questo caso saranno di tipo richiesta risposta La generazione di eventi utilizzata invece dagli agenti quando vogliono comunicare qualcosa verso l agente supervisore esempio un sensore ha rilevato una fuga di gas Si profila quindi la figura di un nuovo agente che sta sempre in ascolto di eventi e li comunica all agente 89 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche supervisore in modo che l agente supervisore possa identificare il problema e costruire il piano per risolverlo richiesta risposta evento Figura 5 3 Comunicazione fra gli agenti Organizzando la comunicazione ad eventi non necessario che un qualsiasi agente sappia che esiste un supervisore e che deve informare lui di qualsiasi situazione rilevante basta dire all agente di mandare sulla rete un evento ci penser poi l agente sempre in ascolto a ridirigerlo al supervisore Inoltre in questo modo si rende pubblica a tutti la conoscenza di ogni singolo agente cosicch qualunque altro agente interessato pu ascoltare e agire di conseguenza 5 3 Agenzia I deale Riassumiamo quindi le caratteristiche della nostra agenzia domotica definita fino adesso supponendo di avere a disposizione agenti ideali Agenti operatori 39 90 CAPITOLO 5 ARCHITETTURA LOGICA DEL
179. s 0 assert avvisa _ dominus gas defrule allarme _gas_4 g lt allarme tipo gas stanza stanza g93 lt liv allarme tipo gas livello 3 stanza stanza gt 189 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche retract g g3 assert liv allarme tipo gas livello 4 stanza stanza assert avvisa_pompieri gas assert avvisa_sicurezza gas call cl apri porte stanza Acqua defrule allarme _acqua_1 a lt allarme tipo acqua stanza stanza not liv allarme tipo acqua livello stanza stanza retract a assert liv _allarme tipo acqua livello 1 stanza stanza defrule allarme _acqua_2 a lt allarme tipo acqua stanza stanza al lt liv_allarme tipo acqua livello 1 stanza stanza gt retract a al assert liv _allarme tipo acqua livello 2 stanza stanz a call cl chiudi acqua stanza call cl chiudi corrente stanza defrule allarme _acqua_3 a lt allarme tipo acqua stanza stanza a2 lt liv_allarme tipo acqua livello 2 stanza stanza gt retract a a2 assert liv allarme tipo acqua livello 3 stanza stanza call cl chiudi acqua 0 assert avvisa _ dominus acqua defrule allarme _acqua_4 a lt allarme tipo acqua stanza stanza a3 lt
180. sa l indirizzo di posta elettronica controllo casa katamail com e quindi la stringa da passare al programma del tipo pop3 controllo casa mail katamail com komodo ing unico it Il programma una volta avviato prepara la connessione alla casella di posta elettronica e poi ciclicamente la legge per vedere se sono arrivate nuove e mail e le analizza per individuare ed eseguire i comandi presenti listato 7 8 Per la lettura e l invio di messaggi di posta elettronica viene utilizzato JavaMail 1 2 si tratta di un insieme di API prodotto da Sun Microsystems che permettono di utilizzare le e mail nei programmi Java private void letturaEmail throws MessagingException IOException Store store session getStore urlName store connect Folder inbox store getFolder INBOX inbox open Folder READ_WRITE int count inbox getMessageCount System out println Ci sono count messaggi for int i 1 i lt count it Message m inbox getMessage i javax mail Address ad m getFrom if ad length gt 0 System out println count DA ad 0 System out println OGGETTO m getSubject if letturaComandi m true Cancellazione del messaggio m setFlag Flags Flag DELETED true inbox close true store close Listato 7 8 Procedura di lettura delle e mail ricevute 121 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione d
181. scenza a partire dai fatti Esse specificano un insieme di azioni che devono essere eseguite in una data situazione Una regola definita con il comando defrule NomeDellaRegola commento pattern_1 pattern_2 pattern_N action_1 action_M La parte precedente allo speciale simbolo gt uguale maggiore si chiama antecedente LHS Left Hand Side mentre quella che viene dopo si chiama conseguente RHS Right Hand Side L antecedente un insieme di condizioni pattern che devono essere tutte soddisfatte AND perch la regola sia applicabile mentre il conseguente composto da un insieme di azioni che vengono svolte compito del motore inferenziale verificare le condizioni ed eseguire le opportune azioni Un esempio di regola quella che trova i nonni a partire da una lista dei fatti nel quale sono indicati i padri delle varie persone Decidiamo di indicare che Mario il padre di Luca con il fatto ordinato padre mario luca 77 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Chi nostro nonno Nostro nonno il padre di nostro padre quindi se x il padre di y e y il padre di z allora x il nonno di z in Jess definiamo questa regola defrule R_nonno regola che trova i nonni padre x y padre y z gt assert nonno x z Quindi se nella fact list sono presenti i seguenti fatti padre mario luca padre lu
182. se Icona package com zappanoseda import net jini core entry import javax swing import java awt Villa Icona Classe che permette di inserire negli attributi del servizio un icona author Luca Zappa amp Alberto Noseda version 1 0 public class Icona implements Entry public Imagelcon icon public Icona public Icona String file icon new ImageIcon file public Image getImage return icon getImage public Imagelcon getIcon return icon 175 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche C 2 Simulazione dei dispositivi domestici In questo paragrafo viene illustrato come realizzare un dispositivo domestico a partire dal package com zappanoseda presentato nel paragrafo precedente C 2 1 Luce import net import net ini core entry ini core lookup import net jini core discovery import net jini lookup entry import net jini discovery import com sun jini lookup import com sun jini lease import net jini core event import com sun jini lookup entry LookupAttributes import java io import java rmi import java rmi server import java util import java applet import com zappanoseda JU I I I Luce Jini Server Class della luce author Luca Zappa amp Alberto Noseda version 1 1 public class Luce extends UnicastRemote0bjec
183. seguito al verificarsi di un evento generato da un sensore o da un elettrodomestico che ha individuato una situazione da gestire ad esempio allarme fuga di gas Nell allarme quindi indicato il tipo di situazione ed inoltre la stanza della casa nella quale stata rilevata Allarmi particolari sono quelli di temperatura troppo alta o troppa bassa per i quali viene definito un tipo di fatto a parte in quanto bisogna anche registrare il valore della temperatura campionata dal sensore Il fatto di tipo dominus utilizzato per sapere se il padrone di casa attualmente presente o meno Per la gestione degli scenari necessario conoscere lo stato di particolari dispositivi quindi stata definita la struttura stato_dispositivo nel quale viene indicato il tipo lo stato del dispositivo e la sua locazione La struttura liv_allarme serve per definire il livello di un particolare allarme infatti come visto nel paragrafo 6 3 2 abbiamo deciso di dare per ogni allarme quattro livelli rilevazioni temporali successive a ognuno dei quali si associano azioni diverse Con questa tipologia di allarmi abbiamo gestito le fughe di gas le perdite di acqua e le rilevazioni di fumo Ad ogni livello e per ogni tipologia esiste un opportuna regola La regola di livello 1 registra solamente l allarme quella di livello 2 prende le prime contromisure quella di livello 3 si occupa di avvisare il padrone di casa e di attuare altre contromisure con qu
184. si quindi pi specializzate di un dispositivo sono i sensori gli attuatori e gli apparecchi L interfaccia Sensore per esempio i termostati i sensori di fumo gas ha oltre ai metodi dell interfaccia Dispositivo l operazione int campionamento restituisce il valore della misura ricavata dal sensore temperatura intensit luminosa La famiglia Attuatore meccanismi per apertura automatica di porte finestre tapparelle estende l interfaccia Dispositivo con i seguenti metodi void chiudi attiva il meccanismo di chiusura void apri attiva il meccanismo di apertura int stato restituisce lo stato APERTO o CHIUSO La famiglia Apparecchio dispositivo elettrico generale estende l interfaccia Dispositivo con i seguenti metodi void on accende l apparecchio void off spegne l apparecchio int stato restituisce lo stato elettrico dell apparecchio ON o OFF Abbiamo poi specializzato l apparecchio in quattro tipologie quelle di intrattenimento di lavaggio di gas e di comunicazione 104 CAPITOLO 7 REALIZZAZIONE SPERIMENTALE L apparecchio di tipo Lavaggio quali lavatrice lavastoviglie ha in pi le seguenti operazioni void chiudi _acqua chiude il rubinetto dell acqua void apri_acqua apre il rubinetto dell acqua int stato acqua restituisce lo stato del rubinetto dell acqua ACQUA _ APERTA o ACQUA CHIUSA L apparecchio di tipo Gas quali forno
185. sione alla comunit Jini 118 CAPITOLO 7 REALIZZAZIONE SPERIMENTALE L utente ottiene una pagina HTML generata dinamicamente dalla servlet nella quale vengono elencati tutti i dispositivi attualmente presenti nella federazione Jini ordinati in una tabella dove per ognuno si trova nome eventuale icona descrizione locazione nella casa tipo di dispositivo A questo punto si prospettano varie possibilit per l utente Si possono effettuare ricerche avanzate di dispositivi per nome produttore venditore versione sigla modello numero seriale piano di locazione posizionati in una determinata stanza e per famiglia dispositivo sensore attuatore apparecchio intrattenimento lavaggio gas comunicazione Ci si pu collegare ad un dispositivo vedere il suo stato e compiere azioni su di esso ad esempio accenderlo spegnerlo campionarlo in caso di sensore ecc Per ogni classe di dispositivo sensore attuatore apparecchio intrattenimento lavaggio gas comunicazione ovviamente l interfaccia grafica diversa e permette di effettuare le operazioni chiamate ai metodi proprie della classe Il problema che si riscontra nel costruire una interfaccia web che il protocollo http privo del concetto di stato infatti funziona in maniera approssimativa in una serie di richieste di pagine HTML da parte del browser al quali il web server risponde Questo inconveniente viene superato dalle servlet come gi detto
186. so livello e non come gestione ad alto livello gi possibile Alla fiera SMAU 2000 a Milano 5 10 stata infatti presentata una abitazione domotica assemblata da diversi costruttori BTicino Merloni Siemens Olivetti Lexicon Domustech Electrolux Ciao Lab Technologies Sistema Casa ecc i quali per la prima volta hanno dato dimostrazione di un effettivo collegamento funzionale dei sistemi impianti di climatizzazione idrotermosanitari sistemi di regolazione dell energia e dell illuminazione robotica domestica impianti di sicurezza home computer elettrodomestici intelligenti elettronica di entertainment La Merloni 3 8 ha presentato i suoi elettrodomestici Ariston Digital i quali utilizzano la tecnologia WRAP di sua propriet che sfrutta le onde convogliate come mezzo di comunicazione e microcontrollori all interno di 10 CAPITOLO 2 STATO DELL ARTE ogni elettrodomestico il cui software basato sulla logica fuzzy Il pannello di controllo unico per tutti gli elettrodomestici ed costituito da un monitor touch screen Leon ardo permette di navigare in Internet collegare l utente al centro servizi della Merloni dove scaricare ricette ecc La BTicino 9 ha presentato i suoi interruttori i quali non sono pi uno switch fisico per il passaggio della corrente ad ogni nodo elettrico della casa ma interruttori logici su un bus dati cui collegata anche tutta una serie di periferiche aggi
187. sta elettronica Servizio di posta elettronica a oc Ds i i Aggiorna lista cJ SMS Cf Lavastoviglie G Lavastoviglie Miele DE LUXE_ELECTRONIC 6562 Cucina Cf Telefono CJ Luce Collegati I Luce Cf Lavatrice Zappa amp Noseda AIRLAB COMO 2001 Figura B 2 Finestra principale del programma di telecontrollo Nella parte di sinistra si trova l elenco di tutti i dispositivi attivi con la loro descrizione e la stanza in cui sono situati Nella parte di destra si hanno due bottoni il primo aggiorna la lista dei dispositivi mentre il secondo attivo quando si scelto uno degli elettrodomestici dell elenco e permette di collegarsi al device Quando questo bottone premuto viene presentata un nuova finestra con l interfaccia grafica specifica per monitorare e telecontrollare il dispositivo selezionato si veda la figure B 3 sotto riportata per degli esempi Ei Controllo remoto MIELE Amposta programma DE LUXE ELECTRONIC 6562 ess Osale Ee BRILLANTANTE 5 Delicato 50 RUBINETTO ACQUA See AIRLAB COMO Zappa amp Noseda 3 157 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Bi controllo remoto n Servizio di Posta Elettronica Destinatario Oggetto E x n l Lel E Pa Zappa amp Noseda AIRLAB COMO gennaio 2001 Zappa Luca AIRLAB COMO dicembre 2000 Figur
188. t Sensore dispSel System out println SensoreAppelt caricata else if dispSel instanceof Apparecchio if dispSel instanceof Gas al applet new GasApplet Gas dispSel System out println GasAppelt caricata else if dispSel instanceof Lavaggio al applet new LavaggioApplet Lavaggio dispSel System out println LavaggioAppelt caricata else if dispSel instanceof Intrattenimento al applet new IntrattenimentoApplet Intrattenimento dispSel System out printlin IntrattenimentoAppelt caricata else if dispSel instanceof Comunicazione al applet new ComunicazioneApplet Comunicazione dispSel System out printlin ComunicazioneAppelt caricata else al applet new ApparecchioApplet Apparecchio dispSel System out println ApparecchioAppelt caricata else if dispSel instanceof Attuatore al applet new AttuatoreApplet Attuatore dispSel System out println AttuatoreAppelt caricata else System out println DispositivoAppelt caricata bottone addActionListener al panEast add bottone catch Exception ex System out printlin TeleControllo exception ex finestra validate class Azione implements ActionListener public Applet applet public Image iconcina public void actionPerformed ActionEvent e try 18
189. t all utente di inserire una nuova azione su uno di essi in particolare bisogna indicare su quale dispositivo si vuole eseguire la particolare operazione nella specificata data Il programma attiva ciclicamente la funzione controllaAzioni che scandisce la lista delle azioni e ricerca quelle che necessitano di essere eseguite andando a leggere l ora di sistema listato 7 16 possibile 129 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche impostare il periodo di esecuzione del ciclo assegnando alla variabile globale periodo l intervallo in secondi desiderato private static void controllaAzioni Date dataAttuale new Date Iterator it tabella iterator AzioneDifferita a while it hasNext a AzioneDifferita it next if dataAttuale compareTo a data gt 0 Azione da attivare it remove try if a dispositivo instanceof Lavaggio Lavaggio lav Lavaggio a dispositivo switch a operazione case 1 Accendere lav on break case 2 Spegnere lav o0 break case 3 Aprire acqua lav apri_acqua break case 4 Chiudere acqua lav chiudi_ acqua break else if a dispositivo instanceof Gas Gas gas Gas a dispositivo switch a operazione case 1 Accendere gas on break case 2 Spegnere gas off break case 5 Aprire gas gas apri_gas break case 6 Chiudere gas gas
190. t implements Apparecchio ServiceIDListener Serializable protected static BufferedReader in new BufferedReader new Input StreamReader System in protected long counteEvent 0L Elenco dei servizi a cui spedire gli eventi protected Dictionary listeners new Hashtable static String nome Luce static String descrizione Lampadina con pulsante accendi spegni static String stanza Salotto static Entry aeAttributes Descrizione del servizio aeAttributes 0 new Name nome Nome name aeAttributes 1 new ServiceInfo nome Nome name 176 APPENDICE C LISTATI Zappa amp Noseda AIRLAB COMO TEOT on off LUOO1 aeAttributes 2 new Location 0 stanza EA Casal aeAttributes 3 new Comment descrizione aeAttributes 4 4 attributi registrati Produttore manufacturer Venditore vendor Versione version Sigla modello model Serial number serialNumber Piano floor Stanza room Edificio building n Descrizione comment l applet viene aggiunta nel main int Stato OFF Stato lamp public Luce throws RemoteExc super Stato OFF public String nome System out println Luce r return nome public String descrizione th System out println Luce return descrizione E public String locazione System out print
191. t s tuttavia con una nuova versione che utilizza la tecnologia CCK si pu arrivare a 11 Mbit s Il problema di questo standard che stato inizialmente pensato per la telefonia cellulare e ha overhead molto alti Utilizzando la tecnologia LST che permette di spedire fino a 50 100 Mbit s nella stessa banda dei sistemi a 11 Mbit s si pu pensare di utilizzare IEEE 802 11 per i video e HDTV Utilizzando invece DMT assieme a FDM si pu arrivare a 6 54 Mbit s Queste due ultime soluzioni sono ancora in fase di studio HomeRf rifacendosi alle specifiche SWAP usa il FH nella banda di 2 4 GHz Per aumentare la velocit di trasmissione bisognerebbe aumentare la larghezza di banda da 3 a 5 MHz per il FH questo porterebbe a 11 Mbit s ma tutto attualmente in mano alla FCC ETSI supporta due protocolli HiperLAN per il traffico ad alta velocit e DECT che opera a minore velocit HiperLAN che in futuro si chiamer 23 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche BRAN una serie di specifiche per reti operanti a 5 GHz che possono arrivare a 24 Mbit s sufficienti per la televisione ad alta definizione Per gli Stati Uniti non si sa se sar possibile BRAN perch la frequenza non libera DECT opera invece tra 1880 e 1990 MHz e ha un bit rate di 1 152 Mbit s progettato principalmente per la voce umana British Telecommunications sta cercando di adattarlo per la trasmissione dati
192. taforma di esecuzione si procede alla fase di compilazione nella quale si controlla la sintassi e si generano i file oggetto obj i quali poi vengono collegati fase di link tra loro e a librerie di sistema per creare il file eseguibile che poi pu essere eseguito solo da macchine dello stesso tipo Nella figura 4 1 riportato lo schema della compilazione di un linguaggio di programmazione tradizionale Se poi si volesse utilizzare lo stesso programma su sistemi diversi necessario ricompilare il codice sorgente su tali sistemi e molto spesso bisogna anche procedere precedentemente ad una modifica manuale del codice 51 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche Moduli sorgente File oggetto File eseguibile Figura 4 1 Programmi compilati tradizionali In Java invece queste fasi sono diverse La fase di compilazione non porta ad avere istruzioni codificate in linguaggio macchina ma ad ottenere il bytecode il linguaggio di una macchina virtuale la Java Virtual Machine In pratica ogni sistema operativo deve simulare una Virtual Machine la quale poi eseguir i programmi scritti in J ava Il bytecode simile al codice macchina prodotto da altri linguaggi ma non specifico per alcun processore in questo modo si aggiunge un livello fra il sorgente e il codice macchina come mostrato nella figura 4 2 Dopo la fase di compilazione interviene il Class Loader la cui funzione qu
193. tends Apparecchio Vila Costante che indica lo stato aperto del rubinetto del gas rd public static final int GAS_APERTO 1 Vili Costante che indica lo stato chiuso del rubinetto del gas La public static final int GAS_CHIUSO 0 k k Operazione che chiude il rubinetto del gas SORA void chiudi_gas throws RemoteException Villa Operazione che apre il rubinetto del gas R void apri_gas throws RemoteException Villa Operazione che ritorna lo stato del rubinetto del gas GAS_APERTO o GAS_CHIUSO x public int stato_gas throws RemoteException C 1 7 L interfaccia Comunicazione package com zappanoseda import java rmi import com zappanoseda Vili Comunicazione Interfaccia implementata da un generico apperecchio di comunicazione Esempi di apparecchi di tipo comunicazione telefono fisso telefono mobile posta elettronica fax author Luca Zappa amp Alberto Noseda version 1 0 E public interface Comunicazione extends Apparecchio Vialli Comandi per inviare il messaggio al destinatario Sa public int invia String destinatario String messaggio throws RemoteException 170 APPENDI CE C LISTATI C 1 8 Classe ApparecchioApplet package com zappanoseda import net jini core entry import javax swing import java awt import java awt event import javax swing event import javax swing
194. ter avvenire sia quando l uomo fisicamente presente sia soprattutto quando assente tramite vari mezzi di comunicazione Per quanto riguarda il telecontrollo valgono gli stessi concetti visti per il monitoraggio con in pi la possibilit di interagire attivamente sullo stato di ogni singolo dispositivo presente nella casa 85 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche 5 2 1 Concetti Si configura quindi un agenzia domotica composta da 3 parti gestione monitoraggio e telecontrollo Questi sottosistemi del pi grande sistema che l agenzia domotica si veda la figura 5 1 sono complementari ad esempio dove non pu intervenire il sottosistema di gestione esso pu richiedere l intervento umano anche tramite telecontrollo e non in competizione tra loro gli obiettivi sono comuni Sistema di gestione intelligente Sistema di Agenzia telecontrollo domotica Sistema di monitoraggio Figura 5 1 Sistemi che compongono l agenzia domotica Per la gestione della casa non si tratta solo di avere un problema complesso e di scomporlo di risolvere i sottoproblemi e di generare il risultato ma l agenzia in questione deve essere sempre attiva 24 ore al giorno lasciar gestire la casa anche all uomo e intervenire avvisando eventualmente solo quando necessario Quindi l agenzia rappresenta proprio la parte di bipolo uomo macchina che interviene nella gestione della casa
195. todologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche variabili presenti se avete mantenuto la struttura delle directory sopra riportata dovete solamente impostare la variabile RUNTIME JAR e cambiare il drive delle altre indicando su quale disco avete installato il sistema Elenco delle variabili presenti nei file di configurazione e RUNTIME JAR file jar che contiene il runtime java fornito dal JDK e JINIHOME BACKSLASH percorso in cui stato installato Jini utilizzando il formato con backslash e JINIHOME FORWARDSLASH percorso in cui stato installato Jini utilizzando il formato con forwardslash e JESSHOME BACKSLASH percorso in cui stato installato Jess utilizzando il formato con backslash e JESSHOME FORWARDSLASH percorso in cui stato installato Jess utilizzando il formato con forwardslash e COMHOME BACKSLASH percorso directory che contiene com zappanoseda utilizzando il formato con backslash e COMHOME FORWARDSLASH percorso directory che contiene com zappanoseda utilizzando il formato con forwardslash e ACTIVATION_ JAR file jar di JavaBeans Activation Framework e JAVAMAIL JAR file jar di JavaMail e SERVICEHOME BACKSLASH percorso in cui stata installata l agenzia domotica utilizzando il formato con backslash e SERVICEHOME_FORWARDSLASH percorso in cui stata installata l agenzia domotica utilizzando il formato con forwardslash e SERVLET JAR
196. tribuito a partire dalla versione 1 2 di JDK TACS Sistema analogico di telefonia mobile TCL Tool Command Language TCP Transport Control Protocol Protocollo di trasporto usato su Internet TP5 Twisted Pair category 5 doppino telefonico di categoria 5 TINI Embedded Java 1 1 circuit Dallas semiconductor UDP User Datagram Protocol Protocollo di trasporto usato da Internet UI User Interface interfaccia utente UPnP Universal Plug and Play Standard Microsoft per ricercare ed utilizzare device su una rete URL Uniform Resource Locator VCR Videoregistratore VDSL Very High Speed Digital Subscriber Lines WRAP Web Ready Appliance Protocol Protocollo della Merloni per la comunicazione tra elettrodomestici x86 Famiglia di processori di Intel Xpresso Chip di Zucotto che in grado di eseguire codice Java Supporta Jini e BlueTooth 151 INSTALLAZIONE ED USO B 1 Requisiti software Il sistema da noi realizzato per funzionare necessita dei pacchetti software sotto elencati si tratta di sistemi scaricabili gratuitamente dall indirizzo Internet indicato e presenti assieme alla documentazione e all intero sistema di agenzia domotica all interno del CD ROM allegato e JDK 1 2 o superiore http java sun com e Jini 1 0 o superiore http www jini org e Tomcat o un altro web server in grado di eseguire le servlet http www apache org e Jess 5 1 o superiore http herzberg ca sandia gov jess e JavaMail
197. tro sistema Nella sezione 2 analizziamo analizza da un punto di vista logico partendo dal problema per arrivare alla soluzione concettuale da noi adottata Nella sezione 3 illustriamo il progetto di agenzia ideale sul quale abbiamo costruito il nostro sistema riguardante la gestione di allarmi e scenari il telecontrollo il 84 CAPITOLO 5 ARCHITETTURA LOGICA DEL SISTEMA monitoraggio e la programmazione delle azioni che viene analizzata in dettaglio nel capitolo 7 5 2 Progetto logico Prendendo come punto di partenza tutto quanto descritto nel capitolo 2 si deduce che la costruzione di un agenzia domotica prevede una parte di gestione intelligente della casa nel suo complesso la possibilit di monitorare lo stato e di telecontrollare ogni singolo apparecchio presente Per quanto riguarda la prima parte una delle problematiche maggiori che gli elettrodomestici visti come agenti devono anche lavorare in maniera tradizionale interagendo con l uomo quindi cambiare i propri piani di conseguenza Per quanto riguarda la complessit si passa da un problema di tipo pulisci questa stanza a una classe superiore di problemi del tipo gestisci la casa che apparentemente molto pi difficile In pratica una volta individuate dall uomo progettista della base di conoscenza le problematiche da risolvere e stabilito come gestirle la classe di difficolt si abbassa Il monitoraggio della casa deve po
198. untive quali telecamere anche a infrarossi sensori di posizione videocitofoni telefoni Esistono poi gli attuatori che collegano queste periferiche all alimentazione elettrica La Electrolux ha presentato Screenfridge frigorifero intelligente il quale pu pianificare ricette e ordinare cibi tenendo conto di particolari esigenze dietetiche delle preferenze e del bilancio famigliare In questa casa basta un solo comando per effettuare automaticamente una serie di operazioni collegate chiamate funzioni o scenari che sono state programmate dall uomo in partenza tenendo conto delle differenti esigenze della giornata in base allo stile di vita Gli scenari 5 proposti sono e uscita con un solo comando si pu uscire dalla casa spegnendo tutte le luci abbassando le tapparelle e inserendo il sistema di allarme e rientro al rientro si pu trovare il clima ideale le luci accese e la musica in sottofondo e cena tramite Internet si pu attivare il forno per trovare le cena pronta all arrivo a casa inoltre si possono scaricare da Internet le ricette 11 Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche e gas se si lascia il gas aperto il sistema lo chiude avvisa dell allarme in corso e attiva le telefonate di emergenza e intruso in caso di tentativo di intrusione le telecamere forniscono direttamente sul televisore le immagini dell intruso e partono le telefonate di al
199. usa i suoi risultati orizzontale se ogni agente pu essere sia master che slave Inoltre l organizzazione pu essere fissata in fase iniziale dynamic initialization oppure pu evolvere durante la soluzione del problema dynamically opportunistic Un ulteriore fattore per l organizzazione il grado di cooperazione tra agenti gli agenti possono cooperare tra loro oppure essere antagonisti o avere varie combinazioni di queste due tipologie 34 CAPITOLO 3 TEORIA DELLE AGENZIE La natura della comunicazione tra gli agenti si pu analizzare con tre indici o con un unico indice tridimensionale paradigma con cui avviene la comunicazione contenuto semantico protocolli adottati La comunicazione il mezzo che permette di realizzare la cooperazione lo scambio di conoscenza tra agenti e la distribuzione del piano Il paradigma il modo con cui vengono scambiate informazioni Il contenuto semantico indica la relazione tra gli oggetti utilizzati nella comunicazione e il loro significato Il protocollo definisce il formato dei dati scambiati quando e in base a quali regole deve avvenire lo scambio Modelli fisici per sistemi DPS e Blackboard un DKS nel quale si hanno varie KS Knowledge Sources indipendenti e asincrone che comunicano mediante un database condiviso blackboard nel quale le KS possono leggere o scrivere in determinati livelli e Contract Net esiste un unit centrale che costituisce il piano e p
200. uzione attuale quella di inserire un filtro nell interfaccia di rete di ogni apparecchiatura 18 CAPITOLO 2 STATO DELL ARTE 2 5 2 Onde convogliate su linea elettrica Sebbene le linee telefoniche non siano disponibili in ogni casa le linee elettriche lo sono quindi gi da anni sono stati compiuti sforzi per far comunicare diverse aree della casa tramite onde convogliate Il primo di questi sistemi X 10 4 12 uno standard sviluppato nel 1976 e largamente diffuso negli Stati Uniti La produzione effettuata prevalentemente dall azienda X 10 ma esistono altre aziende che sviluppano prodotti con questo standard semplice e di basso costo Consiste in una scatola di controllo e in vari moduli che si connettono direttamente con la linea elettrica e ogni apparecchio pu essere connesso a un modulo che ha un suo codice 0 255 pi che sufficienti per le esigenze di un abitazione Dal pannello di controllo oppure da un computer ad esso collegato possibile mandare segnali di accensione spegnimento ad ogni modulo impulsi Un impulso di controllo consiste in un picco di 120 KHz lungo al massimo 1 millisecondo uno logico la sua assenza lo zero logico La sincronizzazione avviene mandando gli impulsi nell intorno 200 microsecondi dello zero della frequenza della corrente alternata 60Hz negli USA Inoltre ogni modulo pu essere messo in polling dall unit di controllo e indicare il proprio stato La velocit di
201. via un messaggio a tutti i partecipanti RM Resource Manager per informarli che il protocollo iniziato Ogni RM manda la propria risposta al TM entro un certo periodo risposta che pu essere positiva o negativa Il TM colleziona tutte le risposte se tutte sono positive si prepara a comunicare l avvenuta transazione se qualcuna negativa oppure se il time out scatta senza aver ricevuto tutte le risposte il TM si prepara ad inviare la comunicazione di transazione abortita Si conclude cos la prima fase 62 CAPITOLO 4 TECNOLOGIE UTILIZZATE La seconda fase parte con il TM che invia la decisione a tutti gli RM e imposta un altro time out Tutti gli RM che ricevono la decisione ne prendono atto e devono confermare al TM l avvenuta ricezione Il TM colleziona tutte le risposte se il time out scatta prima che esse siano arrivate si ripete da capo la seconda fase 4 3 1 5 Eventi L architettura Jini supporta gli eventi distribuiti 22 Un oggetto pu permettere che altri oggetti si registrino a suoi particolari eventi e quindi ricevano una notifica nel caso tale evento si verifichi 4 3 2 Componenti I componenti di un sistema Jini possono essere segmentati in tre categorie 17 l infrastruttura il modello di programmazione e i servizi L infrastruttura l insieme dei componenti che permette lo sviluppo del sistema federato Jini mentre i servizi sono le entit all interno della federazione II modello di pr
202. vice figura B 5 Z Controllo remoto Domotica Controllo remoto 2001 Airtab ol F Controllo remoto Domotica Controllo remoto 2001 Amta Fle Modica Visualizza Prferti Strumenti 7 E Fle Modifica viualeza Prefeti Strumenti Hideto A Rcerca preferi cronologia Hideto gt A Ocera Giprefenti Gcrondoga indirizzo J hetp ocahost 0000 servetjservistcasarop 18 2 Vai Coleganenti ETENE EET aio x mndrizo E focahost 2080 serviet servetcasaop 1810 7 2 Vai Colegamenti Fie Modifica visualizza Preferti Strumenti EA SZ a Hideto gt A dI Dcera Giiprefenti Scrondiogia amp Racer indinizo http locahost 8080 servietiservietCasarop 18 2 val Collegamenti Controllo remoto alolx Servizio di SMS Aggiorna Comunicazione Lampadina con pulsante accendi spegni Sensore di temperatura ST1234 Salotto Salotto Apparecchio Invia Messaggio Destinatario femmine ndi 18 e Spegni L E Lista dei dispositivi attivi Lista dei dispositivi attivi Lista dei dispositivi attivi Ricerca tra i dispositivi attivi Ricercatrai dispositivi attivi Il Ricercatra i dispositivi attivi fl ti r 4 E Operazione completata O O EE intranet locale Z E operazione completata 7 E intranet locale EI Operazione completata O EE i
203. yout cp add BorderLayout NORTH titolo cp add BorderLayout SOUTH fine aggiorna addActionListener new aggiornaListaDispositivi panEast add aggiorna bottone setEnabled false panEast add bottone cp add BorderLayout EAST panEast ricercaDispositiviJini args 184 APPENDICE C LISTATI public JScrollPane listaDispositivi ServiceMatches lista lista totalMatches int i j numDisp Object object Dispositivo disp String testo JPanel p2 DefaultMutableTreeNode root child listaDisp lista root new DefaultMutableTreeNode Lista dispositivi tt new JTr root System out println TeleControllo Dispositivi trovati model DefaultTreeModel tree getModel for i lista totalMatches 1 i gt 0 i try disp Dispositivo lista items i service child new DefaultMutableTreeNode disp nome testo disp descrizione if testo compareTo 0 child add new DefaultMutableTreeNode disp descrizione testo disp locazione if testo compareTo 0 child add new DefaultMutableTreeNode disp locazione model insertNodeInto child root 0 catch Exception e System out println TeleControllo exception e tree expandRow 0 tree addTreeSelectionListener new SelezioneDispositivo return new JScrollPane t
204. ystem out println TeleControllo ServiceRegistrar registrar System out println TeleControllo ServiceID serviceID catch Exception e System out println TeleControllo Lookup non attivo exception e Ricerca dei dispositivo iscritti presso il Jini Lookup Service reggie try 4 Class c Dispositivo class template new ServiceTemplat null r null matches registrar lookup template 50 Creazione del pannello centrale contenente i bottoni per accedere ai servizi trovati pannelloCentrale listaDispositivi matches cp add BorderLayout CENTER pannelloCentrale catch Exception e System out println TeleControllo TeleControllo main exception e public static void main String args 186 APPENDICE C LISTATI finestra new leleControllo args WindowListener 1 new WindowAdapter public void windowClosing WindowEvent e System exit 0 i finestra addWindowListener l finestra finestra setBounds 100 80 500 300 setVisible true S EEKE KKK KKK K KKK K k Kk K K K k k k K k k k K k k k K k k K K k k k K k k k k k k k k k k k k k k k k TeleControlloFrame Finestra independente per contenere l Applet che rappresenta l interfaccia utente di controllo del dispositivo PE AEREA K KKK k KKK KKK k k kK k k kkk k k k k k kk
205. ystems 16 gt 23 presentata nel 1999 la quale si basa sul linguaggio Java e su TCP IP protocolli di comunicazione su Internet che utilizzando protocolli di rete permette di mettere in comunicazione oggetti differenti fra loro da una lavatrice ad una stampante fino ad un hard disk in un unica rete detta collaborativa nella quale non esiste un unit centrale fornitrice dei servizi ma dove ognuno mette a disposizione le proprie capacit per tutti coloro che ne abbiano necessit Questi servizi sono dinamici sia per numero sia per natura La nostra agenzia domotica consente di gestire una casa in tutte quelle funzioni dove una macchina pu emulare l uomo e di monitorare e controllare i dispositivi a distanza e quindi nel complesso la casa mediante i normali e ormai diffusi mezzi di comunicazione quali il cellulare la posta elettronica e il web browser L emulazione avviene tramite la realizzazione di un sistema inferenziale che prevede un unico agente supervisore centralizzato ll motore inferenziale stato costruito con Jess un pacchetto software che permette di realizzare sistemi esperti integrati nell ambiente Java e quindi anche in Jini Esistono in letteratura e sul mercato alcuni tentativi di creare una rete domestica con i dispositivi controllabili ma questo controllo avviene solo a basso livello in nessun sistema di nostra conoscenza esiste una gestione ad alto livello come quella pensata per il nostro siste
206. zate le tapparelle se l illuminazione ancora insufficiente si procede all accensione delle luci presenti nel locale 6 4 Mezzi di comunicazione Per dare all utente la possibilit di monitorare e telecontrollare la propria abitazione a distanza e di ricevere la comunicazione degli allarmi quando essi avvengono ovviamente necessario usufruire di un mezzo di comunicazione Quelli da noi utilizzati sono Internet e il telefono cellulare 100 CAPITOLO 6 PROGETTO DELL AGENZIA DOMOTICA Sfruttando Internet si sono create nuove funzionalit le pi importanti per il nostro scopo sono il web e la posta elettronica Un web browser che richiede l utilizzo di un elaboratore personale consente un accesso ad interfaccia grafica quindi di gradevole presentazione e di facile comprensione nell utilizzo Inoltre il browser ormai uno strumento famigliare e diffuso per il lavoro e lo svago di molte persone quindi l utente gi portato naturalmente ad usarlo La posta elettronica che possibile inviare da una vasta gamma di apparecchi elettronici come un elaboratore un PDA o un telefono GSM prevede per il monitoraggio e il controllo dei comandi impartiti tramite linea di testo che quindi di pi difficile utilizzo e apprendimento ma che grazie alla variet dei dispositivi utilizzabili permette una maggiore flessibilit di gestione in varie situazioni La posta elettronica inoltre utilizzata per la spe
207. zione new JLabel Stanza myServerInterface locazione p3 add etLocazione panCentr add p3 JPanel pl new yUPanel pl setBorder new javax swing border TitledBorder Accensione elettrica yy if myServerInterface stato Apparecchio OFF stato new JTextField Spento 8 else stato new JTextField Acceso 8 stato setHorizontalAlignment JTextField CENTER stato setEditable false pl add stato accendi addActionListener new ActionListener public void actionPerformed ActionEvent e try myServerInterface on if myServerInterface stato Apparecchio 0OFF stato setText Spento else stato setText Acceso catch Exception ex System out println Apparecchio ApparecchioApplet init Exception ex pl add accendi spegni addActionListener new ActionListener public void actionPerformed ActionEvent e try A myServerInterface off if myServerInterface stato Apparecchio OFF stato setText Spento else stato setText Acceso catch Exception ex System out println Apparecchio ApparecchioApplet init Exception ex bob pl add spegni panCentr add pl cp add BorderLayout CENTER panCentr catch Exception e System out println Apparecchio ApparecchioApplet init Exception

metodologie e tecniche jini per la progettazione di agenzie domotiche

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents