Progetto e realizzazione di un sistema a microcontrollore per la gestione ed il monitoraggio remoti con protocollo SMS

1.  Introduzione 
Gestione e monitoraggio remoti con protocollo SMS  -  Guido Spoto   4/71 
dispositivi predisposti al controllo automatico degli apparati domestici e dei 
sensori ambientali. 
L’ambiente domestico così attrezzato ed integrato può essere gestito e 
controllato tramite un’opportuna interfaccia utente che realizza il colloquio 
(invio comandi e ricezione messaggi) con un sistema intelligente di controllo, 
basato in genere su sistemi embedded a microprocessore. 
1.2 Requisiti generali 
Qualsiasi sistema preposto alla creazione di una “Casa Telematica” dovrà 
inevitabilmente possedere alcuni requisiti generali. 
Innanzitutto sarà necessario che sia facilmente e rapidamente modificabile, 
espandibile e riconfigurabile per prevedere l’integrazione di nuovi moduli di 
controllo man mano che si manifestano delle nuove esigenze. L’architettura 
del sistema dovrà quindi essere modulare e composta da componenti 
facilmente inseribili ed intercambiabili. 
L’interfaccia del sistema deve risultare ergonomica e semplice da usare al 
fine di evitare confusione, timore e rifiuto da parte degli utenti. Occorre che 
l’interfaccia utente della “Casa Telematica” riduca al minimo il numero e la 
complessità dei comandi, rendendoli quanto più possibile simili al modo di 
operare comune e ricorrendo per quanto possibile all’utilizzo di dispositivi 
noti. Occorre inoltre che il modo di comandare i diversi dispositivi sia il più 
possibile omogeneo. 
Occorre comunque tenere conto che la complessità del colloquio con 
l’utente deve essere sempre adeguata al suo livello cognitivo (possono ad 
esempio essere previsti dei livelli di utilizzo differenziati). Infatti, anche 
l’utilizzo di una interfaccia troppo semplificata e guidata può risultare 
eccessivamente pesante e frustrante per utenti con una adeguata preparazione 
e buone capacità cognitive. 
È ovviamente essenziale che siano garantite delle funzioni di sicurezza 
affinché non sia possibile operare sulla casa senza il consenso dell’utente e sia 
garantita una protezione contro l’accesso al sistema di persone non 
autorizzate. 
Occorre inoltre garantire che diversi sistemi di controllo di “Case 
Telematiche” vicine non interferiscano fra di loro. 
1.  Introduzione 
Gestione e monitoraggio remoti con protocollo SMS  -  Guido Spoto   5/71 
1.3 Le tecnologie disponibili 
Attualmente esistono numerose tecniche per il controllo di apparecchiature 
remote attraverso la rete GSM, la rete telefonica o attraverso Internet, ma la 
maggior parte di queste fa uso di tecnologie di complessa applicazione. 
Ad esempio i sistemi basati su linea telefonica fissa necessitano di una 
interazione con l’utente particolarmente macchinosa, sia che essa sia basata su 
sintetizzatori vocali o che essa venga gestita con i toni della tastiera, oppure 
può avvenire soltanto tra terminali telefonici cui è stata connessa un’apposita 
apparecchiatura o un personal computer. 
I sistemi basati sulla tecnologia WAP (Wireless Application Protocol), sia su 
rete GSM sia su rete GPRS (General Packet Radio Service), presuppongono 
l’esistenza di un server e quindi di un personal computer adibito alla gestione 
dei dispositivi da comandare o da interrogare. Inoltre il costo di una 
connessione WAP non è indifferente ed è possibile solamente attraverso 
terminali compatibili. 
Lo stesso discorso può farsi per i sistemi che utilizzano la rete Internet; in 
questo caso, anzi, il PC è necessario anche dal lato utente e non soltanto dal 
lato delle apparecchiature da controllare. 
Anche la rete domestica che interconnette tra loro i vari dispositivi e l’unità 
di controllo può essere fisicamente realizzata tramite diversi mezzi trasmessivi; 
tra gli altri le fibre ottiche, il cavo coassiale, i raggi infrarossi, la radiofrequenza 
e le onde convogliate su linea elettrica. 
Le prime due soluzioni sono da scartare a priori, in quanto richiedono una 
messa in posa e quindi un inserimento “invasivo” di cavi all’interno della casa. 
La soluzione a raggi infrarossi, pur non imponendo la posa di nuovi cavi, 
non è particolarmente adatta a strutture con ostacoli e pareti come le strutture 
domestiche. 
La radiofrequenza è il sistema di comunicazione che, fra le tecnologie “non 
invasive” prese in considerazione, offre una maggiore velocità di trasmissione 
dei dati. 
Gli standard che più stanno prendendo piede sul mercato europeo sono 
HomeRf, Wi-Fi (IEEE 802.11B) e Bluetooth. 
HomeRf (sostenuto da IBM, Motorola e Proxim) utilizza una banda di 
frequenza a 2,4Ghz e viaggia a 2Mbit/s. 
1.  Introduzione 
Gestione e monitoraggio remoti con protocollo SMS  -  Guido Spoto   6/71 
Wi-Fi – 802.11b (sostenuto da Cisco System, 3Com e Lucent Technologies) 
utilizza una banda di frequenza a 2,4Ghz, viaggia a 11Mbit/s ma è parecchio 
più costoso di HomeRf.1 
Bluetooth (sostenuto da Intel, Ericsson e Nokia) non riguarda solo la casa, ma 
si propone come standard di radiofrequenza a 2.4GHz (cui operano anche gli 
altri) per la connessione di cellulari, computer, palmari, portatili. 
Quando non è richiesta una banda notevole, i costi dei sistemi wireless non 
ne giustificano più l’utilizzo, a favore soprattutto delle tecnologie che 
impiegano le onde convogliate. 
In Europa l'utilizzo delle linee elettriche a bassa tensione, sia di 
distribuzione pubblica che all'interno di installazioni utente, per trasportare 
informazioni nella gamma di frequenza da 3Khz a 148,5kHz è una procedura 
già standardizzata attraverso la normativa CENELEC EN 50065-1 del 1991 e 
i successivi emendamenti (l'equivalente edizione italiana è la CEI 13-20) che 
definisce, oltre a bande di frequenza e livelli di segnale utilizzabili, i limiti dei 
disturbi condotti ed irradiati. 
1.4 Lo stato dell’arte e il mercato italiano 
A tutt’oggi, esistono diversi dispositivi che fanno uso di diverse tecnologie 
e che si propongono come tasselli di un sistema complesso che ha come 
obiettivo quello di automatizzare l’abitazione domestica. 
Alcune grosse case produttrici di elettrodomestici (come Merloni ed 
Electrolux) hanno già immesso sul mercato dei prodotti “intelligenti”, in grado 
cioè di comunicare tra di loro o con il mondo esterno non soltanto attraverso 
i classici pannellini di controllo ma per mezzo di sistemi di telecomunicazione. 
La BTicino ha di recente presentato i suoi interruttori i quali non sono più 
uno switch fisico per il passaggio della corrente ad ogni nodo elettrico della 
casa, ma interruttori logici su un bus dati, cui è collegata anche tutta una serie 
di periferiche aggiuntive e di attuatori. 
La DomusTech (società del gruppo Olivetti) offre la possibilità di comandare 
tutti gli elettrodomestici di casa attraverso le onde convogliate e per mezzo di 
sistemi touch screen o di Internet. 
                                           
1
 A proposito del costo, si noti che su Internet stanno proliferando dei siti con le istruzioni per costruire 
artigianalmente una “cantenna”, dove con questo termine viene indicata dagli statunitensi un’antenna per la 
trasmissione in standard Wi-Fi costruita con normali barattoli vuoti. Addirittura c’è chi ha proposto una 
graduatoria tra i migliori barattoli disponibili sul mercato, confrontando confezioni di manzo in scatola o 
patatine. 
1.  Introduzione 
Gestione e monitoraggio remoti con protocollo SMS  -  Guido Spoto   7/71 
L’importanza che l’automazione domestica potrà assumere in un prossimo 
futuro nel mercato italiano è dimostrata anche dall’interesse di un quotidiano 
economico di rilievo quale è il Sole24ore, che ha realizzato un questionario per 
sondare l’interesse degli intervistati nei riguardi della domotica. 
 
 
 
 
Figura 1-1  -  L’interesse verso la domotica, confronto per età e per sesso (fonte “Il Sole24ore”, 2001) 
 
I risultati del sondaggio mostrano per altro come sia negli uomini sia nelle 
donne, e più nelle fasce d’età giovani, l’interesse per l’automazione domestica 
è molto alto, in particolare nei settori che riguardano la sicurezza personale e 
della casa. 
1.  Introduzione 
Gestione e monitoraggio remoti con protocollo SMS  -  Guido Spoto   8/71 
Lo stesso quotidiano, individua tre settori nello sviluppo del mercato: 
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 già esistenti e di fornire nuovi servizi di utilità 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. 
I fattori di successo possibili sono: velocità di diffusione della cultura 
tecnologica (a tutti i livelli della società), 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 
flessibilità e integrabilità, e da ultimo (ma non come importanza) la riduzione 
dei costi (sia dei singoli dispositivi che della messa in opera dell’impianto) che 
permetterà la diffusione in gran parte delle case. 
Sul mercato italiano (ma non solo in quello italiano) non esiste ancora di 
queste tecnologie uno standard sufficientemente diffuso in grado di integrare 
tutte le tecnologie disponibili per l’automazione domestica; i singoli produttori 
e le singole ricerche seguono spesso strade divergenti. 
Le soluzioni proposte più note, come LonWorks (da Echelon) e Bluetooth, 
sono ancora troppo macchinose o troppo costose per potersi imporre sul 
mercato, e somigliano piuttosto a degli esperimenti che a delle vere e proprie 
proposte commerciali.