Wonen tussen 100 sensoren: het Internet of Things start bij jou thuis

Volgens een schatting van Gartner zullen er in 2020 zo’n 26 miljard apparaten aan het Internet of Things hangen. Volgens Greenpeak’s CEO, Cees Links, zou deze inschatting zelfs nog wel eens aan de lage kant kunnen zijn. Hij voorspelt dat ieder huis minimaal 100 sensoren krijgt, die allemaal informatie verzamelen over wat we doen, wat we niet doen en hoe we leven. Eng of kan je niet wachten?

100 sensoren

Op het eerste gezicht lijkt het eng. Het lijkt wel op spionage, 100 sensoren in huis. Alsof iemand, een overheid of een bedrijf, je in de gaten wil houden. Toch, zo meent Cees Links, is hier geen sprake van spionage, maar van een slim systeem dat ons ondersteunt en helpt.

Zowel de slimme thermostaat Toon als de navigatiesystemen van TomTom zijn voorbeelden van het Internet of Things waarbij er veel intelligentie in het (prijzige) apparaat zit en er voldoende energie beschikbaar is om te communiceren, bijvoorbeeld via WiFi of mobiele netwerk.

Maar het internet of things gaat over allerlei apparaten en sensoren, zowel klein als groot, geavanceerd en redelijk eenvoudig. Hoe kleiner de sensor is, des te makkelijker is deze in te bouwen. We beginnen daarom met eerst eens naar die sensoren te kijken. Wat doen ze en hoe doen ze dat?

Greenpeak, leverancier van sensoren

Zo’n sensor is precies wat Greenpeak maakt. Dit bedrijf weet wat het doet: CEO Cees Links was een van de mensen die aan de ontwikkeling en standardisatie van WiFi heeft meegeholpen. Het is een Nederlands bedrijf dat chips ontwikkelt voor aanbieders van consumentenproducten en -diensten, om de visie van het internet of things tot een realiteit te maken.

De sensor van Greenpeak meet weinig data: open of dicht (een 1 of een 0). Dit wordt met wat informatie over welke sensor het is en de datum/tijd naar een centraal punt gestuurd. Laat dit 50 tekens per keer zijn met een frequentie van 10 keer per dag. Dat zijn dan 500 tekens of bytes per dag / per sensor. Voor dat soort hoeveelheden data heb je geen Wifi nodig, die 100 MB of meer per seconde kan oversturen (en veel energie verbruikt). Greenpeak gebruikt hier ZigBee.

ZigBee

ZigBee is eigenlijk WiFi met dezelfde indoor range, maar dan een lagere snelheid, en verbruikt 10.000 keer minder energie dan WiFi. Een toepassing van een sensor kan op een knoopcel van 0.05 EUR tien jaar lang meegaan zonder dat de batterij vervangen hoeft te worden. In de afbeelding hieronder zie je hoe de standaarden voor draadloze communicatie zich tot elkaar verhouden.

Het belang van een lange batterijduur is misschien niet gelijk duidelijk, maar als een sensor een jaar lang op een batterij werkt moet je met 100 sensoren moet je toch gemiddeld twee batterijen per week vervangen. Dat is te veel werk (zeker als de sensor is ingebouwd) en daarnaast ook nog eens kostbaar.

Open en dicht, aan en uit

De sensoren van Greenpeak zijn zoals gezegd in principe klein en relatief dom. Met dom bedoel ik dat ze veelal slechts een meting kunnen doen. Een sensor zou je bijvoorbeeld kunnen inbouwen in een deur of raam. Hij kan twee dingen meten; open of dicht. Deze informatie verzendt het naar een centrale ergens in het huis, gedurende de dag kan dit een aantal keer gebeuren.

Beveilig je huis

Je kunt je afvragen wat je daaraan hebt. Nou, meer dan je denkt. Door bijvoorbeeld deze informatie te koppelen aan je smartphone kan je, als je de laatste bent die het huis verlaat, een bericht krijgen dat de achterdeur openstaat, of een bepaald raam niet dicht is. Concreet helpt zo’n sensor in dit geval dus je huis beveiligen.

Energie besparen

Naast het beveiligen van het huis kan diezelfde sensor wanneer een raam openstaat, een signaal geven als opeens de verwarming heel hard gaat branden. Dat signaal ’wist u dat er bovendien nog een raam open staat?’ wordt dan afgeleverd op een van de connected devices: thermostaat, TV, smartphone, computer of ander device:  De sensor helpt dan opeens om energie te besparen.

100 is niet veel

Opeens komt dan ook het getal van 100 sensoren in heel ander daglicht te staan. Ga maar na hoeveel deuren en ramen je in huis hebt. Je komt zo op vier deuren die open en dicht kunnen en misschien wel zes ramen. Voorzie je deze allemaal van een sensor, dan zit je al heel gauw op 10.

Maar het zijn niet alleen ramen en deuren die een sensor zouden moeten krijgen: ook lampen, lichtschakelaars, kranen, douches en elektronische apparaten kunnen voorzien worden van een sensor die het een of ander kan vertellen over het apparaat, bijvoorbeeld of aan/uit of open/dicht. Tel maar door, de 100 komt snel in zicht.

Ook hierbij moet je misschien even nadenken over de toepassing. Het ligt voor de hand dat een openstaande kraan eigenlijk gewoon dicht moet worden gedraaid. Een sensor op de watermeter en op alle kranen en je kunt meten dat er een lek is: alle kranen zijn dicht en toch stroomt er water.

Maar als je even doordenkt, kun je een scenario bedenken waarbij bijvoorbeeld het gebruik van een koffieapparaat of waterkoker hele zinnige informatie kan geven. Het voorbeeld waarop ik doel is met name gericht op ouderen.

Zelfstandig wonen met toezicht

Veel ouderen willen zolang mogelijk zelfstandig blijven wonen. Voor henzelf en voor de familie is het fijn om een oogje in het zeil te houden. Ook hierbij kunnen sensoren een rol spelen: als familielid of vriend heb je (helaas) niet altijd tijd.

Van sensor naar centrale server

De sensoren meten een aantal keer per dag open of dicht en kunnen dit doorgeven aan een centrale unit ergens in huis (een settop-box of thermostaat) die deze informatie ontvangt en aggregeert of doorstuurt naar een centrale server die vervolgens weer aggregeert op bewoner of huisniveau (niet over alle huizen of bewoners maar individueel).

Gedragspatronen en afwijkingen van de routine

Uit deze aggregatie ontstaat na tijd een patroon: meestal zet de bewoner bijvoorbeeld ‘s ochtends rond een uur of 10 een kopje thee. ‘s Middags rond drie uur doet zij dit nog een keer. Soms neemt de bewoner een glaasje water of een glaasje fris uit de koelkast.

En dan zet een bewoner op een ochtend geen kopje thee. Dit is een afwijking van het normale patroon. Het zou een eerste indicatie kunnen zijn dat er iets mis is. Toch zegt het op zich niet zoveel, het kan heel goed zijn dat het kopje later wordt geworden gedronken of dat iemand even bezig is.

Is er iets aan de hand?

Vanuit een van andere sensoren is gebleken dat deze ochtend ook het toilet nog niet bezocht is. Opnieuw hoeft dit geen signaal te zijn dat er iets mis is, maar het is wel tweede een afwijking van het normale patroon.

Door het combineren van informatie kan je uit redelijk elementaire informatie, die op zichzelf weinig zeggend is, aanwijzingen krijgen dat er iets aan de hand is. Zelfs als blijkt dat de bewoner nog in bed ligt, is het misschien toch tijd om even te gaan kijken of er iets aan de hand is.

Langer zelfstandig of meer comfort

Dit is dan ook de essentie van de visie: data van goedkope sensoren wordt geaggregeerd en ondersteunt ons in het dagelijks leven, of we nou ouder zijn en zelfstandig willen blijven wonen of druk zijn en hier en daar het wat makkelijker willen hebben (qua beveiliging, comfort, gemak etc).

De informatie is van jou en blijft van jou. Jij maakt de keuze of je die deelt met zorgverleners of andere partijen. Er is dus geen sprake van spionage of commercieel gebruik van jouw profiel, als je dat niet wil.

‘Maar ik heb al een huis’

Een van de uitdagingen is om al die sensoren in je huis te krijgen. Een lamp met een sensor is niet zo’n probleem, lampen gaan van tijd tot tijd kapot en die vervang je. Sensoren kunnen ook in apparaten, deuren en ramen die niet of niet snel kapot gaan of worden vervangen.

Sensoren standaard inbouwen in apparaten

Het is van belang dat je ook naderhand dit soort sensoren kunt inbouwen en niet alles noodgedwongen moet vervangen. Het is te verwachten dat deze technologie, zeker als die goedkoop is en gebruik maakt van een sterke standaard, in veel apparaten zal worden ingebouwd.

Energy harvesting?

Omdat ZigBee echt weinig energie gebruikt, is een voor de hand liggende vraag of je niet met ‘energy harvesting’ de chip kan voorzien van startelektriciteit. Energy harvesting is het omzetten van mechanische- of bewegingsenergie (bijvoorbeeld een trilling) naar elektriciteit.

Hoge kosten

De kosten voor componenten waarmee energy harvesting kunnen echter wel eens zo hoog oplopen, dat de componenten te duur zouden zijn voor grootschalige uitrol. Als 100 sensoren 500 euro kosten is dat te overzien, kost de aanschaf 10.000 euro, dan is dat een heel ander verhaal.

Beschikbaarheid van energie

Een ander probleem heeft te maken met de beschikbaarheid van energie. Een vrachtwagen die rijdt, zal in de meeste gevallen wel genoeg trillingen genereren (mechanische energie) die kunnen worden omgezet in elektrische energie.

Echter, vrachtwagens staan ook wel eens stil (zelfs voor langere tijd) en ook dan wil je energie hebben om te communiceren. Je kunt dan wel een batterij inbouwen om energie op te slaan maar deze extra kosten plus de kosten om het omzetten mogelijk te maken (energy harvesting) maken de kosten veel hoger dan een eenvoudige batterij die met ZigBee 10 jaar of meer meegaat.

Smart home

Je reactie zou kunnen zijn dat dit verhaal leest als een fraaie toekomstvisie, maar het is dichterbij dan je denkt. Op dit moment doet GreenPeak al twee pilots in Duitsland en China, met in beide gevallen enkele duizenden huishoudens die het concept aan het testen zijn. Volgens GreenPeak is dit iets wat op korte termijn kan worden uitgerold waar ook ter wereld.

Meer diensten, lage investeringen

Telecommaatschappijen en energiebedrijven zijn partijen die volgens GreenPeak deze dienst aan hun klanten zouden willen aanbieden. Dit soort diensten wordt in het Engels Smart Home genoemd. De interesse van deze partijen voor dit soort dienstverlening is begrijpelijk, ze leveren op dit moment al internet-tv en bellen, eventueel aangevuld met een mobiel. Op deze manier kunnen deze aanbieders op basis van bestaande infrastructuur meer diensten leveren, zonder dat er grote investeringen door de telefoon maatschappijen of energiemaatschappijen moeten worden gedaan.

Als je kijkt naar de penetratie van dit soort diensten in Europa blijft het zwaar achter bij het succes dat in Amerika wordt behaald hiermee. 66% procent van de Amerikanen vindt Smart Home een aantrekkelijke propositie.

Hoe ziet de toekomst uit?

Voor Greenpeak is het duidelijk: het internet of things begint gewoon bij jou thuis. Pas daarna gaat het IoT verder de wereld in. Maar wat vind jij? Wordt jouw huis een Smart Home?

Foto intro met dank aan Fotolia. Dit artikel maakt onderdeel uit van een reeks artikelen over het Internet of Things en dan specifiek toepassingen hiervan die nu beschikbaar zijn of op korte termijn beschikbaar komen.