Comunicación presentada al V Congreso Edificios Inteligentes
Autor
- Michael Sartor, Ingeniero Industrial, Secretario Técnico, Asociación KNX España
Resumen
El Internet of Things (IoT) está omnipresente en nuestra vida cotidiana en múltiples facetas. Casi sin darnos cuenta, millones de “cosas” ya están conectadas a internet, y en muchísimos campos de aplicación (p.ej. salud, logística, vigilancia, movilidad, etc.). Los Smart Home y Smart Building no son, por supuesto, una excepción. Tener acceso a los diferentes dispositivos dentro de una vivienda o edificio abre un enorme abanico de nuevas oportunidades. Muchos sistemas de control y automatización ofrecen, en mayor o menor medida, soluciones para conectar una instalación domótica o inmótica a internet. Además, hay una gran cantidad de soluciones IoT que cubren aplicaciones aisladas. Pero cada sistema usa su propio protocolo de comunicación: una pesadilla tanto para los integradores de sistemas domóticos o inmóticos, pero también para los expertos IT que manejan la información en la nube y los que, por regla general, no conocen (y no tienen por qué conocer) esos protocolos. KNX ofrece desde hace más de una década soluciones para la conexión a internet. Pero la tecnología avanza, y KNX adapta constantemente su estándar mundial a esas nuevas y crecientes exigencias, con el fin de ofrecer al mercado soluciones profesionales y estandarizadas para una conectividad eficaz y segura de viviendas y edificios. Esta comunicación enumera los pasos que KNX ha dado y está dando para conseguir ese objetivo. También se muestran proyectos reales de instalaciones KNX con conectividad al IoT.
Palabras clave
KNX, Smart Home, Smart Building, IoT, Estándar, Conectividad, Semántica, Interoperabilidad, HBES
Introducción
El IoT es un hecho incuestionable. Millones de “cosas” ya están conectadas a internet, y en innumerables campos de aplicación, como p.ej. salud (atención a distancia de personas que requieren asistencia especial), logística (seguimiento de una flota de furgonetas de reparto), vigilancia (drones que avisan de incendios forestales e indican a los bomberos el mejor camino para extinguirlos), movilidad (los GPS de nuestros coches), y un larguísimo etcétera, sin olvidarnos de los smartphones, tablets, smart TVs, etc.
Las viviendas y edificios no pueden (ni deben) quedarse al margen de esta evolución, ni como concepto global (p.ej. un edificio en su totalidad), ni los diferentes equipamientos individuales dentro de un inmueble. Dos ejemplos simples:
- Para conseguir la deseada “Smart City” con la máxima eficiencia energética posible, es imprescindible saber en cada momento tanto el consumo energético de cada uno de los edificios, así como la energía que está generando cada uno de ellos (sistemas fotovoltaicos, fachadas térmicas, etc.). De esa forma es posible “transferir” energía sobrante de una zona de la ciudad hacia otra donde hay una mayor demanda, sin la necesidad de inyectar más energía a la red. Ello solo es posible si los edificios están interconectados entre sí. En este ejemplo interesa saber el consumo como “concepto global” del edificio.
- Para optimizar el consumo energético dentro de un complejo turístico es imprescindible saber qué consumidores (luces, calefacción, aire acondicionado, televisión, etc.) están conectados en cada uno de los apartamentos o habitaciones. Además, es importante saber, mediante los detectores de presencia, si hay personas o no. De esta forma se puede actuar a distancia sobre cada uno de los consumidores. En este ejemplo sería necesario tener acceso individualizado a varios (o quizás todos los) dispositivos que componen el sistema de control, independientemente si se trata de actuadores o sensores.
Para garantizar una alta confiabilidad y total interoperabilidad de los múltiples sistemas conectados a internet es importante disponer de una conectividad estandarizada, con un lenguaje que sea entendible para todos los actores que intervienen en el mundo del IoT.
Estado actual del mercado de los «Smart homes & buildings»
Las funcionalidades IoT van en aumento
Mientras más cala el concepto del IoT en los usuarios, más altos son los requisitos en concepto de automatización. El número de “cosas” que pueden estar conectadas a internet crece vertiginosamente. Este enorme flujo de datos será gestionado por el llamado ‘big data’. Dispositivos reaccionan en base a esa información, o esa información es usada para ofrecer nuevas funcionalidades. De esta manera, sirven a los usuarios de múltiples formas.
No obstante, para la conectividad de una vivienda (domótica) o edificio (inmótica) a internet hay varios aspectos a tener en cuenta:
- Las soluciones para aplicaciones únicas y específicas generan un escenario tecnológico complicado (p.ej. control mediante voz, persianas controladas por una App, etc.). La gran mayoría de esas soluciones no son interoperables entre sí.
- Hay un riesgo que la integración de servicios hechos a medida ya no funciona después de una actualización del software. Para la automatización de edificios es imperante garantizar una alta confiabilidad durante un período prolongado, pero ello no se puede garantizar con sistemas interoperables entre sí.
- La integración depende en ciertos casos de los servicios en la nube y es administrada por terceros, y por lo tanto fuera de control del usuario final, y adaptado a un modelo comercial particular.
KNX significa interoperabilidad certificada, también para el IoT
Con casi 30 años de historia, KNX ha brindado soporte a largo plazo para soluciones de automatización en múltiples tipos de edificios: una trayectoria de éxito única. Basado en el estándar KNX, la automatización de edificios se puede implementar de manera confiable, interoperable y extensiva: los dispositivos de más de 480 fabricantes trabajan juntos en un entorno distribuido y muy estable sin un solo punto de falla. El ecosistema KNX es físicamente fácil de instalar y lógicamente configurable con una sola herramienta, ETS.
Los fabricantes KNX ofrecen numerosas buenas soluciones para conectar KNX con sistemas de IoT. Sin embargo, la conexión a internet de estos productos, hoy por hoy, no está estandarizada, o está hecha a medida para cubrir casos de uso específicos. Por ello, KNX Association lanzó en 2016 la especificación de servicios web de KNX como un primer paso hacia la estandarización de la conexión a internet de gateways KNX IoT, para alinearla con los protocolos de servicios web existentes oBIX, OPC/UA y BACnet.
Como segundo paso en el proyecto KNX IoT, la KNX Association garantizará que los beneficios clave de KNX, es decir la interoperabilidad, la confiabilidad y la extensibilidad, estén disponibles también a nivel IoT. Adicionalmente, se aseguran con este paso también dos factores clave:
- Los integradores domóticos/inmóticos KNX seguirán usando la aprobada herramienta ETS para el control y la automatización de viviendas y edificios, estén éstos conectados a internet o no, sea de forma global o de forma individual por dispositivos.
- Los expertos IT podrán manejar la información generada en las viviendas y edificios sin la necesidad de conocer el protocolo KNX.
La contribución de KNX al IoT
Para poder combinar y gestionar información de varias “cosas” con el fin de generar nuevas funcionalidades y soluciones coherentes, los siguientes elementos son puntos clave de la arquitectura del sistema KNX IoT:
Semántica
Es crucial que:
- Los dispositivos se entiendan entre sí.
- Las personas entiendan qué servicios ofrece un dispositivo.
Comprender el significado de datos (= semántica) es indispensable para poder combinar funcionalidades, extraer información de esas funcionalidades, para crear así nuevas funcionalidades y servicios.
El sistema KNX actual lo permite al crear un proyecto mediante la herramienta ETS, basado en tipos de datos KNX estandarizados, para combinar diversos productos o funcionalidades. Para IoT es importante compartir esta información semántica con el mundo exterior al ecosistema KNX.
Semántica permite a dispositivos y servicios intercambiar información en diferentes niveles. Por ejemplo, un interruptor de pared puede actuar de forma directa sobre una luminaria, mientras que una App en un dispositivo móvil puede poner toda una vivienda en modo “Ausente”, actuando de forma indirecta sobre la misma luminaria. Es obvio que ambos, el interruptor de pared y la App, deben saber exactamente de qué luminaria se trata.
Semántica permite también abstraer detalles técnicos y así poder añadir valor añadido. Un ejemplo sería la orden “apaga la calefacción en todas las habitaciones donde está abierta la ventana”. Otro ejemplo sería “Oscurecer salón”, siendo en este caso los componentes dentro del sistema distribuido que deciden si reducen la luminosidad o bajan parcialmente las persianas.
“Linked data” es un método ya estandarizado y reconocido para compartir conocimiento semántico. Linked data es la tecnología de la web semántica, la llamada “web de las cosas”. KNX usa este estándar y ha creado, en base a esta tecnología, la ontología KNX IoT. Esta capa permite intercambiar información e interpretarla de forma unificada.
Red troncal del IoT
El nuevo estándar “KNX IoT” permitirá realizar una red troncal (backbone) KNX sobre el cual se intercambia la información, y ofrecerá también servicios en la nube pre-parametrizados y listos para su uso.
Dado que la solución es estandarizada, será posible realizarla con diferentes componentes, en función de los requerimientos. Por ejemplo, usando un servidor en la nube diferente, una nube propia, hardware del internet público o una red propia, dispositivos locales, servidor propio del edificio, etc.
Esta libertad es importante para poder realizar casos de aplicación avanzados, beneficiándose de la ventaja de una alta disponibilidad y tolerancia de errores de la plataforma.
Cooperación internacional
Para definir las especificaciones KNX IoT, KNX Association trabaja conjuntamente con el consorcio industrial Thread Group. El objetivo de esta cooperación es la definición de un marco común, único y seguro para la automatización de edificios, que pueda cubrir los requisitos de múltiples soluciones en el campo de la automatización de edificios.
La tecnología del Grupo THREAD puede ampliar instalaciones KNX clásicas con un bus de campo IPv6, permitiendo a los dispositivos restringidos intercambiar datos KNX estandarizados en la red inalámbrica Thread, detrás del border router Thread, haciendo así la conexión con el mundo KNX clásico.
Ejemplos de proyectos reales
Oficinas de la empresa +Spacio
Mediante KNX y la conectividad a IoT se han implementado las siguientes funciones: Control por voz de estores, luces, sistema de sonido, climatización, llamada a escenas, grupos de luces o estores, etc. Timbre de llamada de puerta, sirena alarma de intrusión, humo o inundación, sonidos de notificación a través de los altavoces del sistema de sonido multiroom. Activación de radios y listas de reproducción mediante voz. Envío de eventos en tiempo real de temperaturas, apertura de puertas, estado de sensores, etc. Si se detecta que ha entrado en la zona de la oficina mediante la ubicación del móvil se enciende la luz RGB a un determinado color y activa el sistema de climatización. Fuente: www.masespacio.eu.
Promoción de 22 viviendas conectadas a IoT
En este proyecto de 22 viviendas para la promotora Inbisa se usa el control por voz, a través de los servicios de Google Home gracias a la certificación IoT concedida por Google a Ingenium para todas sus líneas de producto, entre las que se incluye la gama BES KNX. Se ha realizado la integración de todo el sistema de control BES KNX, incluido un videoportero Smile de Fermax. Todo esto permite al usuario realizar un control tanto local como remoto de su vivienda, así como la gestión y creación de escenas de usuario, permitiendo incluso realizar temporizaciones de esas escenas, facilitando a los clientes ejecutar escenas siguiendo un calendario creado por ellos mismos. Todo ello editable desde las APPs móviles. Fuente: www.besknx.com.
Nuevas oficinas Domingo Alonso Group, Canarias
Las oficinas ya contaban con una instalación de automatización total mediante KNX, como p.ej. el control de los estores motorizados mediante sensores de presencia y luminosidad, abriéndolos para aprovechamiento de luz natural y cerrándolo evitando molestias a ciertas horas del día con umbrales de luminosidad. También incluye una medición de los consumos eléctricos, así como el control de clima total en despachos y zonas comunes. Estas instalaciones se ampliaron con la integración de un control de voz con Alexa, mediante la pasarela de ProKNX, en la que cualquier orden se le da mediante voz sin tener que interactuar el usuario con ningún elemento físico, y sin tener que desplazarse, más que “pedirlo”. Funciones de control de luces, de control de clima, y de control de los elementos ubicados en los enchufes. Fuente: www.serconint.com.
Conclusión
La conectividad de las instalaciones KNX a internet son una realidad desde hace más de una década. Numerosos proyectos realizados así lo demuestran. Con la solución “KNX IoT” se traslada la interoperabilidad estandarizada también al mundo IoT, y se aseguran varios aspectos importantes, entre los que se pueden destacar:
- Para realizar proyectos de control y automatización en viviendas y edificios, los integradores KNX seguirán usando la herramienta ETS con todas sus múltiples ventajas y virtudes.
- La conectividad al IoT se realizará desde el propio ETS, de forma fácil y estandarizada, facilitando así que integradores que no sean expertos IT puedan realizar estos proyectos.
- Se reducirán barreras para acceder a una instalación KNX como parte del Internet de las Cosas, poniendo así el ecosistema KNX actual a disposición de los expertos en IT, sin que tengan que conocer los detalles del protocolo KNX.
La solución KNX IoT se define en colaboración con fabricantes KNX líderes e iniciativas de normalización internacionales (como Thread Group). KNX también está trabajando en un estudio de factibilidad para validar las soluciones.
El uso riguroso de estándares asegura que el valor de los dispositivos KNX se incremente y que se pueda garantizar el soporte a largo plazo en un mundo de IoT en constante cambio. KNX tiene la ventaja de tener una amplia y establecida base, que permite aprovechar su reconocida competencia y dilatada experiencia e integrar KNX con éxito en Internet of Things. Con esta solución se abren muchas oportunidades de nuevos (o mejorados) servicios, tanto para los integradores domóticos / inmóticos, así como los expertos IT que manejan la información en la nube.