Il progetto Interreg SENSHome: la tecnologia al servizio del sociale

SENSHome: sensori speciali per ambienti speciali

La casa il più possibile normale e speciale quanto necessario

SENSHome è un progetto di ricerca condotto dalla Libera Università di Bolzano, dall’Università di Scienze Applicate della Carinzia, dall’Università di Trieste e da Eureka System S.r.l. Il progetto è cofinanziato dal Fondo Europeo di Sviluppo Regionale nell’ambito del programma di cooperazione Interreg V-A Italia-Austria.

Una casa non può dirsi intelligente se non è in grado di rispondere anche alle esigenze delle persone più fragili. Il progetto SENSHome si prefigge lo scopo di sviluppare un nuovo design di casa intelligente per incrementare l’autonomia e l’indipendenza delle persone con disturbo dello spettro autistico (ASD) e delle persone che si occupano della loro assistenza.

Il sistema SENSHome, monitorando diversi parametri ambientali, è in grado di rilevare eventi potenzialmente rischiosi per le persone che si trovano all’interno dell’ambiente domestico: alcuni di questi eventi sono comunemente considerati rischiosi o stressanti (presenza di gas pericolosi, piano cottura incustodito, porte di ingresso lasciate aperte senza alcuna persona in casa); altri potrebbero essere considerati eventi non stressanti o rischioso di per sé (temperatura alta o bassa, livello di umidità, luminosità della luce, livello sonoro e presenza di persone) ma il sistema SENSHome, ideato e sviluppato per rispondere alle esigenze specifiche e particolari degli inquilini più fragili, è stato progettato per tener conto anche del potenziale “rischio” aggiuntivo relativo alle possibili reazioni a questi eventi.

Come funziona la casa SENSHome

Nell’ambiente domestico viene implementata una rete di sensori intelligenti per avere la possibilità di riconoscere eventi pericolosi e per monitorare e regolare le condizioni ambientali. Il sistema sensorizzato SENSHome fornisce, inoltre, l’identificazione e la suddivisione degli eventi pericolosi da quelli comuni. Sono state sviluppate nuove soluzioni d’arredo con tecnologia integrata che, sfruttando una rete di sensori intelligenti (ad esempio microfoni, sensori di temperatura, sensori di luce), possono riconoscere eventi critici, migliorare il comfort e il benessere degli occupanti (regolando le condizioni della stanza come la temperatura, l’umidità o l’acustica) e aumentare il risparmio energetico.

Almeno 300.000 persone presenti sul territorio interregionale interessato dal progetto soffrono di disabilità di vario tipo. Esiste già sul mercato un’ampia gamma di supporti per aiutare i singoli individui, ma questi supporti al momento sono legati a bracciali o pendenti che devono essere conservati e gestiti autonomamente. In altre parole, le persone devono essere attive nel loro monitoraggio, e questo chiaramente non funziona né con le persone anziane né con chi soffre di disabilità. Inoltre, la progettazione delle case e le tecnologie assistenziali specificatamente dedicate a quanti soffrono di disturbi dello spettro autistico sono ancora inesplorate nelle rispettive regioni. L’obiettivo innovativo è quello di consentire alle categorie fragili una vita il più possibile autonoma e indipendente e garantire loro un elevato livello di privacy. SENSHome si propone di colmare il divario tra la vita indipendente e le case di cura, per sostenere i gruppi di utenti coinvolti come utilizzatori finali, che non sono in grado di vivere da soli ma non necessitano neppure di cure costanti. Il progetto sviluppa un nuovo concetto di casa intelligente e di interior design che può essere adattato a diversi contesti abitativi – case private, appartamenti o strutture di vita assistita. In relazione a una strategia sostenibile, il progetto SENSHome potrà essere riadattato per garantire privacy e sicurezza personale alle persone anziane.

Funzionalità smart

RILEVAZIONE ACCESSO A OGGETTI PERICOLOSI

FUNZIONE: Controllo dell’accesso al cassetto identificato come contenente oggetti pericolosi.

NOTIFICA: Una notifica viene visualizzata quando lo scomparto viene aperto.

RILEVAZIONE DI CADUTE ACCIDENTALI

FUNZIONE: Rilevamento di potenziali cadute da parte di un occupante all’interno della stanza monitorata (soggiorno).

NOTIFICA: Se il sistema rileva una potenziale caduta, viene inviata una notifica.

MONITORAGGIO AFFOLLAMENTO

FUNZIONE: Monitoraggio del numero di persone in ogni stanza.

NOTIFICA: Una notifica viene visualizzata quando la soglia impostata per il numero di persone viene superata.

MONITORAGGIO RISCHIO ELETTRICO

FUNZIONE: Monitoraggio dello stato del sistema di protezione elettrica.

NOTIFICA: Viene inviata una notifica se il sistema rileva l’intervento della protezione elettrica.

RISPARMIO ENERGETICO

FUNZIONE:

Monitoraggio del consumo di elettricità e controllo automatico dei valori di set-point del sistema di riscaldamento e di condizionamento, in relazione allo stato di occupazione della casa;
Possibilità d variare l’intensità luminosa delle lampade;
Monitoraggio dello stato di apertura delle porte (estendibile anche a finestre);
Indicazione dei valori minimi di set-point del sistema di riscaldamento e condizionamento per garantire un buon comfort interno per gli occupanti e ridurre il consumo di energia.

NOTIFICA:

Se il sistema rileva che non ci sono persone all’interno della casa, il sistema SENSHome interviene interrompendo l’alimentazione alle utenze elettriche non identificate come necessarie (ad esempio spegnendo le luci ma mantenendo l’alimentazione del frigorifero) e regola i valori di set-point dell’impianto di riscaldamento e condizionamento ai valori di non occupazione preimpostati con notifica dell’intervento sulla UI;
Nel caso in cui il sistema rilevi la presenza di porte aperte (funzioni estendibili alle finestre), il sistema interviene regolando l’impianto di riscaldamento e condizionamento per ridurre il consumo energetico.

PROTEZIONE DEI MOBILI

FUNZIONE: Monitoraggio delle vibrazioni dei mobili e possibile ribaltamento di tavolo e divano.

NOTIFICA: Se i sensori rilevano che un mobile viene ripetutamente percosso o ribaltato (tavolo e divano), viene inviata una notifica.

RILEVAZIONE DI GAS (FUMO/INCENDIO)

FUNZIONE: Monitoraggio della presenza di fumo o di gas potenzialmente nocivi (monossido di carbonio).

NOTIFICA: Se il sistema rileva la presenza di fumo o gas, viene visualizzata una notifica di allarme sull’UI.

MONITORAGGIO QUALITÀ DELL’AMBIENTE INTERNO

FUNZIONE:

Monitoraggio dei principali parametri ambientali (temperatura, umidità, luminosità, livello di pressione sonora, concentrazione di CO2 e correnti d’aria) per ogni stanza.

Possibilità di regolare i valori di set-point del sistema di riscaldamento/condizionamento in base alle necessità; oltre al valore di temperatura, è possibile impostare la portata d’aria e il livello dell’umidità. È possibile impostare dei preset per condizioni di casa con presenza di persone e casa disabitata (risparmio energetico e protezione impianti).

NOTIFICA:

Se i valori misurati dai sensori di temperatura, umidità sono al di fuori dell’intervallo di soglia impostato, viene inviata una notifica all’UI.
Se il sistema rileva una concentrazione di CO₂ o un livello di pressione sonora o di luminosità che eccedono il valore di soglia impostato, vengono visualizzata le rispettive notifiche sull’UI.
Se il sistema rileva che due porte (finestre) che si affacciano sulla stessa stanza sono state lasciate aperte, il sistema notifica la possibilità di correnti d’aria.

PITTOGRAMMI RETROILLUMINATI

FUNZIONE: Attivazione tattile della retroilluminazione dei pittogrammi per indicare il contenuto di uno scomparto del mobile da cucina.
La retroilluminazione può essere sincronizzata con un’azione di un’attività pianificata sulla UI. La luce rimane accesa per un minuto dopo l’attivazione.

NOTIFICA: Il sistema visualizza le informazioni fornite per ogni passo dell’attività pianificata. Se impostato, viene inviata una notifica quando l’azione viene completata.

RILEVAZIONE PIANO COTTURA INCUSTODITO

FUNZIONE: Monitoraggio dello stato di accensione del piano cottura e della presenza di persone nella stanza della cucina.

NOTIFICA: Se il sistema rileva che non ci sono persone in cucina e il piano cottura è acceso, viene inviata una notifica. Se questa condizione continua per un periodo di tempo superiore alla soglia impostata, il sistema interrompe l’alimentazione del piano cottura.

PIANIFICATORE E PROMEMORIA DI ATTIVITÀ

FUNZIONE: Possibilità di programma e ricordare le attività attraverso l’interfaccia utente.

NOTIFICA: Una notifica di promemoria viene visualizzata prima che l’attività impostata si verifichi.

SUPPORTO VISIVO PER LE ATTIVITÀ

FUNZIONE: Questa funzionalità offre la possibilità di suddividere un compito complesso in semplici sottofasi (azioni) da completare in sequenza.

NOTIFICA: Una notifica di promemoria viene visualizzata prima che l’attività impostata si verifichi.

RILEVAZIONE CASA INCUSTODITA

FUNZIONE: Monitoraggio dello stato di apertura della porta e del numero di persone all’interno della casa.

NOTIFICA: Se il sistema rileva che non ci sono persone all’interno della casa e almeno una delle porte è aperta, viene inviata una notifica.

Interfaccia utente e studio UI/UX

In caso di riconoscimento di un evento pericoloso, il sistema SENSHome può creare avvisi, allarmi o messaggi che possono essere visualizzati dall’utente e/o dai loro assistenti attraverso l’interfaccia utente – UI. L’interfaccia utente permette inoltre di:

Visualizzare immediatamente le condizioni ambientali di ogni stanza dell’ambiente SENSHome come, temperatura, umidità, luminosità, qualità dell’aria, pressione sonora e numero di persone in una stanza;
Controllare alcuni servizi presenti nelle stanze come le luci, il sistema di aria condizionata (se collegato al sistema), ecc.
Ricordare all’utente le attività da eseguire quotidianamente o programmate;
Guidare l’utente nell’esecuzione di alcune attività predefinite;
Dare la possibilità agli assistenti di lasciare note visibili all’utente utilizzando la lavagna.

L’interfaccia utente è sviluppata in due formati principali, che hanno potenzialmente la stessa funzionalità: formato per monitor desktop e touchscreen e un formato mobile per smartphone o tablet. Nel formato mobile a causa delle dimensioni limitate dello schermo l’implementazione del menu è strutturata su due livelli.
Le funzioni visualizzate dipendono dal livello di accesso dell’utente che ha effettuato l’accesso. Gli utenti abilitati (caregiver, genitori, utenti ASD ad alto funzionamento) possono accedere alle pagine per impostare i parametri di controllo (ad esempio le soglie di controllo) e pianificare le attività.

Nell’ambiente SENSHome implementato presso la Libera Università di Bolzano, gli utenti hanno accesso alla UI tramite il touch screen situato nell’armadio d’ingresso. L’interfaccia utente è suddivisa in 6 pagine principali:

DASHBOARD

Per ogni stanza è possibile visualizzare il numero di persone che la occupano e monitorare i principali parametri ambientali:

temperatura
umidità
livello di qualità dell’aria (concentrazione di CO₂)
livello di luminosità
livello sonoro

È possibile controllare le luci in diverse stanze:

accensione/spegnimento della luce diretta
accensione/spegnimento della luce diffusa
definizione di intensità della luce diffusa
accensione/spegnimento e impostazione del colore della luce nello spazio rifugio

È anche possibile controllare i valori di set point di temperatura e umidità dei due sistemi di aria condizionata che servono l’ambiente SENSHome.

ATTIVITÀ

La pagina ATTIVITÀ permette di pianificare e visualizzare graficamente le attività pianificate per gli utenti in un’agenda visiva.

Nell’agenda visiva le attività possono essere visualizzate come una lista:

una visualizzazione su base giornaliera;
un calendario su base settimanale;
un calendario su base mensile.

La pagina ATTIVITÀ permette di pianificare un’attività (con il suo titolo e la sua immagine) per una data e un’ora assegnate. Inoltre, può fornire supporto nell’esecuzione di un compito complesso attraverso la sua scomposizione in azioni più semplici (la scomposizione di ciascuna attività è programmare). È possibile combinare l’esecuzione del compito con l’attivazione di pittogrammi o la visualizzazione di immagini di aiuto.

L’agenda visiva integrata nell’interfaccia utente ricorda all’utente un’attività da eseguire.

LAVAGNA

La pagina LAVAGNA apre una lavagna touchscreen sulla quale è possibile disegnare, scrivere o leggere un messaggio precedentemente lasciato da un altro utente o dall’assistente.

È possibile cambiare il colore dei tratti e la loro dimensione, cancellare singoli tratti o l’intera schermata. La pagina LAVAGNA oltre a fornire un’attività ricreativa può essere usata per lasciare un messaggio ad un utente nell’ambiente SENSHome. Infatti, se non viene cancellata, la lavagna mantiene l’ultima schermata creata e alla sua riapertura riproduce quando creato.

NOTIFICHE

Un elenco di tutti gli eventi rilevati può essere visualizzato nella pagina NOTIFICHE.

Quando viene rilevato un evento, appare una notifica (pop up) sullo schermo. La gravità dell’evento rilevato è differenziata in base al colore della notifica:

rosso – allarme – evento di massima priorità (può essere richiesto un intervento rapido);
arancione – avviso – evento a bassa priorità;
blu – informazioni – promemoria.

IMPOSTAZIONI

La pagina IMPOSTAZIONI permette di accedere a varie funzioni e impostazioni dell’interfaccia utente, come ad esempio:

accedere e caricare immagini che possono essere utilizzate nella programmazione delle attività (oltre alle immagini dei pittogrammi, si possono caricare immagini esterne
associare l’immagine del pittogramma con posizione fisica dei pittogrammi nell’armadio della cucina.
regolare le soglie dei parametri inerenti alle notifiche.
abilitare/disabilitare la notifica e regolare la relativa soglia di attivazione della notifica:
- notifica dei sistemi di protezione e sicurezza dell’utente (accesso al vano con oggetti pericolosi, rilevamento di stufe, rilevamento di fumo o monossido di carbonio, …)
- notifica di batteria scarica dei sensori non collegati all’alimentazione.
- abilitazione della retroilluminazione dei pittogrammi con sensori tattili nel mobile cucina.
- notifica vibrazioni sui mobili e ribaltamento tavolo e divano
- notifica affollamento in una stanza
- notifica di potenziale caduta in una stanza (soggiorno)
abilitare/disabilitare il monitoraggio di temperatura, umidità, qualità dell’aria (livello di CO2) e luminosità nelle tre stanze e regolare le soglie per l’attivazione delle notifiche.
attivare/disattivare i sensori sonori inseriti nelle lampade e nello spazio rifugio e regolarne i valori di soglie.

La pagina IMPOSTAZIONI permette infine di controllare i sistemi di climatizzazione regolando il valore di impostazione (temperatura, umidità e portata) delle due unità di trattamento aria che servono l’ambiente SENSHome.

PROFILO UTENTE

La pagina PROFILO UTENTE permette all’utente di accedere all’interfaccia utente, selezionare la lingua (attualmente italiano, tedesco, inglese), cambiare tra tema chiaro e scuro (default) e, in base ai privilegi dell’utente, abilitare o disabilitare la gestione di alcune funzionalità.

Elementi di arredo

ARMADIO CON FINESTRA DI ISPEZIONE

Si tratta di un mobile divisorio bifacciale con seduta. L’ingresso è inteso come una zona di benvenuto con un grande appendiabiti, una comoda sedia, una scarpiera e la possibilità di collocare oggetti. Gli oggetti negli scomparti sono collocabili in un luogo dedicato, il più visibile possibile e disposti frontalmente. Ospita una piccola finestra che collega visivamente due stanze, per facilitare la transizione da un ambiente all’altro.

I bordi del mobile sono arrotondati. La struttura è solida, e la seduta è in un materiale tessile morbido.

Il mobile è dotato superiormente di uno spazio per integrare i sensori.

La combinazione di sensori integrati e la possibilità di sedersi e attendere prima di varcare la soglia permette al sistema di avvisare in caso di presenza di troppe persone negli ambienti adiacenti.

ARMADIO CON SCHERMO TOUCH-SCREEN

È un armadio con lavagna interattiva e agenda visiva. Potrebbe essere utile per ricordare la routine quotidiana. La lavagna è integrata in uno schermo touch screen che permette anche la gestione e la notifica degli avvisi del sistema e i controlli di domotica.

L’aspetto del design lineare non è fastidioso e non distrae. Le porte e i cassetti hanno cerniere a chiusura controllata.

Il mobile è dotato superiormente e centralmente di spazi per ospitare i sensori di monitoraggio.

Lo spazio interno al mobile è il sistema di controllo dell’hardware. Il sistema di chiusura a chiave è progettato per permettere l’accesso allo spazio interno solo a persone autorizzate.

LAMPADA DA SOFFITTO

La lampada risponde a diversi requisiti:

possibilità di integrare microfoni e altri sensori;
materiali fonoassorbenti che migliorano il comfort acustico nella stanza;
possibilità di personalizzare l’illuminazione (intensità) e copertura secondo la sensibilità della persona.

Il posizionamento centrale della lampada all’interno di un ambiente permette di installare dei sensori in posizioni particolarmente efficaci.

L’altezza di installazione e le dimensioni della corona fonoassorbente esterna influenzano il campo sonoro (riverbero) all’interno della stanza.

È possibile controllare un’illuminazione diretta (verso il basso) o diffusa (verso l’alto).

PITTOGRAMMI RETROILLUMINATI

PECS (Picture Exchange Communication System) integrati negli elementi di arredo con luci led interfacciabili con il sistema di sensori. Gli stessi pittogrammi sono disponibili sia per l’agenda visiva all’ingresso (sequenze di attività) sia sulle ante del mobile cucina. Tramite PECS è possibile visualizzare il contenuto dell’anta e supportare un’attività tramite un comando sequenziale di retroilluminazione.

Il pittogramma è fresato in modo così sottile da essere appena visibile quando il sistema di retroilluminazione è spento (l’anta del mobile appare il più “uniforme” possibile a luce spenta).

I pittogrammi possono supportare gli utenti a conoscere il contenuto dei mobili, guidare gli utenti ad eseguire semplici azioni quotidiane in sequenza e, se temporizzati, possono accendersi quando è il momento di eseguire una certa azione (es. prendere una medicina).

TAVOLO CON DIVISORI

Tavolo dotato di un divisorio, utile soprattutto all’ora di pranzo in comune.

Il tavolo sembra un normale tavolo da pranzo;
al bisogno la persona può tirare fuori i divisori per isolarlo dalla vista, dagli odori, dal suono.
Potrebbe essere integrato con materiali fonoassorbenti inseriti nei divisori.

Alcune persone particolarmente sensibili agli odori, o ai rumori della masticazione, possono trovare aiuto nell’uso di divisori che permettono loro di isolarsi ma rimanere allo stesso tavolo con gli altri. I divisori possono anche essere usati nei momenti di concentrazione (fare i compiti, leggere, studiare). Quando non servono, i divisori rimangono completamente integrati con il tavolo.

Se un utente trova particolare difficoltà o disagio nell’uso di questi divisori, manifestandolo con un eccessivo scuotimento, la presenza di sensori accelerometrici integrati nella parte inferiore del tavolo permette di dare un avviso.

ARMADIO TV E LIBRERIA SENSORIZZATA

L’armadio TV integra:

protezione trasparente per il televisore (es. policarbonato);
sensori di rilevamento;
possibilità di nascondere il televisore dietro un’anta scorrevole.

La protezione trasparente per il televisore permette di preservare l’apparecchio da attacchi violenti; la possibilità di schermare con un’anta uguale al mobile permette di vedere il televisore solo quando stabilito, e quindi non costituire una fonte di distrazione.

L’aspetto dal design lineare non è fastidioso e non distrae. Le porte e i cassetti hanno cerniere a chiusura controllata. Nel mobile sono stati ricavate due fasce per ospitare i sensori e cablaggi; il mobile potrebbe ospitare al suo interno l’hardware di controllo del sistema.

Il mobile è dotato superiormente e centralmente di spazi per ospitare i sensori di monitoraggio.

SPAZIO RIFUGIO

Spazio/seduta di bilanciamento sensoriale. Uno spazio dove la persona può sedersi, rilassarsi, calmarsi. Lo spazio rifugio offre:

configurazione diversa per un diverso grado di intimità;
una struttura solida (pannelli di legno) ed un elemento fonoassorbente tessile morbido per il rivestimento interno.

Sono state progettate diverse configurazioni che permettono di impiegare lo spazio rifugio sia in una scuola o altro spazio pubblico sia in una casa.

È volto a migliorare le condizioni di comfort e alla riduzione dello stress, offrendo una zona (non propriamente una stanza) con ridotti stimoli, che può aiutare la persona a calmarsi. La struttura è solida, e il rivestimento interno è in un materiale tessile morbido.

Lo spazio rifugio è dotato di una luce interna controllabile in intensità, colore e temperatura di colore.

I nostri partner per il progetto Interreg SENSHome

Libera Università di Bolzano
La Libera Università di Bolzano è stata fondata nel 1997 con una vocazione internazionale e multilingue (tedesco, italiano, inglese e ladino). unibz dispone di cinque Facoltà con un’alta percentuale di docenti (35%) e studenti (17%) provenienti dall’estero che studiano, insegnano e fanno ricerca nei campi delle scienze economiche, naturali, ingegneristiche, sociali, dell’educazione, del design e delle arti. 4.100 studenti sono iscritti a più di 30 corsi di laurea e post-laurea. L’offerta formativa e i progetti di ricerca sono collegati a reti internazionali e interregionali – ad esempio, nell’ambito dell’Euregio, con le Università di Innsbruck e Trento – e si orientano verso elevati standard qualitativi.

Carinthia University of Applied Sciences
L’obiettivo primario perseguito all’interno dell’unità di ricerca Active and Assisted Living dell’Università della Scienza applicata della Carinzia è quello di influenzare positivamente la qualità della vita, in particolare per gli anziani, attraverso sviluppi tecnici guidati dalla domanda incentrati su: (i) Smart Home, (ii) Smart Health e telecontrollo, (iii) Smart Interaction. La base per le attività di R&D di CUAS è l’approccio Living Lab, che combina metodi, processi, infrastrutture e partenariati per la realizzazione di ricerche cooperative e applicate con attori rilevanti nel contesto dell’Active and Assisted Living (AAL).

Università di Trieste
Il Dipartimento di Ingegneria ed Architettura (DIA) dell’Università di Trieste è una comunità di persone con diversi ruoli e competenze che lavorano in sinergia per diffondere competenze, tecniche sperimentali, idee e progetti al fine di contribuire alle trasformazioni del nostro tempo. Attraverso la sua offerta educativa, prepara gli studenti a diventare il futuro; grazie alla sua qualità di ricerca, produce conoscenze scientifiche da trasferire al mercato del lavoro e alla società civile utilizzando nuove idee messe a disposizione degli attori che operano nei settori del governo e della pianificazione di città e territori, industria, impresa ed investimenti culturali.