2(10) Följande personer har bidragit till rapporten: Örjan Mattsson (författare), Acreo Swedish ICT Fredrik Björklund, Alleato HenrikSvedlund, Manodo (KTC) Anders Johansson, SABO Patrik Forsström, e-centret Conny Franzén, Inteno Claus Popp Larsen, Acreo Swedish ICT
3(10) 1 Inledning I tidigare etapper i projektet Smart IKT, att bo och arbeta i Norra Djurgårdsstaden, har vi utarbetat ett koncept benämnt Öppet Hemmanät. Det bygger på en gemensam infrastruktur i hemmet som tillåter att man delar exempelvis sensorer och aktuatorer samt på en öppen affärsmodell som medger att många tjänsteleverantörer på ett enkelt sätt kan leverera sina smarta tjänster till hemmet. Syftet med denna rapport är att sätta en prislapp på vad en implementering av det Smarta Hemmet kostar om man utnyttjar konceptet Öppet Hemmanät. Vi kommer att finna att det finns potential för betydligt lägre kostnader än vad man upplever idag. Kostnaden har uppskattats både för befintligt bestånd och nyproduktion. Den kan delas upp i: Investeringskostnad och installationskostnad i hemmet för de olika sensor- och aktuatorelementen, samt motsvarande för tjänstegateway och kommunikationen i hemmet. Drift- och underhållskostnaden för de olika tjänsterna man erbjuds och priset i form av exempelvis en månadsavgift till aktuella tjänsteoperatörer/ tjänsteleverantörer. Vi har i denna studie valt att fokusera på en light version av det Smarta Hemmet och som täcker områden som fastighetstjänster i form av IMD (Individuell Mätning och Debitering) och energieffektiviseringstjänster, personliga trygghets- och komforttjänster samt kvarboende- och omsorgstjänster. De senare tillhandahålls oftast av kommunerna. Däremot inkluderas inte Triple Play tjänster eftersom det redan är en del av det uppkopplade hemmet och en förutsättning ar naturligtvis att hemmet har en Internetanslutning. 2 Tjänster Det finns internationellt vedertagna benämningar på tjänsteområden associerade med hemmamiljön. Metering: Mätning av el, vatten, gas och värme (tillförd eller temperatur). Detta är kopplat till IMD d.v.s. individuell mätning och debitering Control: Styrning av värme, ventilation, air condition och i samband med smart grid elförbrukning. Light & Appliances: Hantering av lampor, kylskåp, spisar, ledljus, stand by läge Security: Inbrottslarm, brandlarm, vattenlarm, elektroniska lås, tittöga, porttelefon Homecare: Kvarboendetjänster som trygghetstelefon, passivitetslarm, nattvideo, bildtelefon Health care: Vårdtjänster som mätning av blodtryck, EKG, mm
4(10) 2.1 Tjänster Smarta Hem light Vi har valt att välja ut ett antal olika Smarta Hem tjänster som får definiera betydelsen av ordet light i detta sammanhang. Man kan även välja andra tjänster med det är för dessa light -tjänster som kostnadsuppskattningen är gjord. Då ingår inte tjänster som inbrottslarm kopplat till en larmcentral och inte heller styrning av vitvaror som smarta kylskåp och tvättmaskiner. Vi har även exkluderat vårdtjänster eftersom de har specifika krav på utrustningen som CE märkning. Olika tjänster är av intresse för olika målgrupper som i vårt fall fastighetsägare, lägenhetsinnehavare och kommunens biståndsenhet. Inom Smart IKT har vi definierat en gemensam öppen infrastruktur som tillåter användning av gemensamma komponenter som sensorer och aktuatorer. En rörelsedetektor kan exempelvis både vara en inbrottsdetektor och en passivitetsvarnare 2.2 Fastighetsägartjänster Mätning av elförbrukningen främst vid undermätning av el Mätning av varmvattenförbrukningen Mätning av innetemperaturen för att styra värmecentralen Branddetektor och läckagedetektor Radiatorstyrning kopplat till fönstervakt Här har exkluderats fastighetstjänster som mätning av kallvattenförbrukningen och tillförd värme då dessa är tveksamma mätningar vad gäller incitament och relevans. 2.3 Trygghetstjänster Inbrottslarm med siren. I denna lightversion kopplas larmet endast till valda smarttelefoner och inte till en larmcentral Spisvakt som via extern styrning av en styrbar nätplugg kan stänga av spisen Hemma/ borta läge som slår av spis mm och larmar vid öppet fönster eller öppen dörr Natt/ Dagläge som när omkopplaren står i nattläge släcker lyset i hemmet 2.4 Kvarboendetjänster Trygghetstjänsterna ovan är förstås relevanta även för kvarboendetjänster av typ omsorgstjänster. Trygghetslarm som är kopplat till en central larminstans Nattvideo för att undvika att omsorgspersonal måste åka ut till den kvarboende under natten Ledljus som automatiskt tänder upp svagt ljus för vägen till toaletten Passivitetsdetektor som larmar om ingen rört sig i lägenheten under en viss tid
5(10) 3 Det Smarta Hemmets infrastruktur Den gemensamma infrastrukturen i Smarta Hemmet består av: Tjänstegateway som omvandlar signalen från bredbandsnätet till hemmanätet. Dessutom finns det fall då sensorer/aktuatorer kommunicerar direkt via IP till molntjänsten Det fysiska hemmanätet, i framtiden helt IP baserat Sensorer, aktuatorer och liknande utrustning Dessutom tillkommer en kommunikationsgateway för bredbandsförbindelsen och den utrustning som är specifikt associerad med triple play både i form av hemmanät och utrustning som Set top boxar Nattvideo Vård TjänsteGateway Omsorg IP- Alarm,Sensorer - Automation Media Larm Omsorg Internet WAN KO Trygghet Media Fastighet. Telefoni TV Tjänsteoperatörer Omsorgsoperatör Larmoperatör Home Automation operatör Låsoperatör Smart El operatör Vårdoperatör IP nät Internet Fastighet Figur 1. Det Smarta Hemmets infrastruktur 3.1 Tjänstegateway Konceptet i Smart IKT, som beskrivits i [1], Hemmanoden, och [2], Affärsmodeller är att hemmet har en gemensam tjänstegateway som täcker alla smarta hemmets tjänster. Den kan idag göras till en rimlig kostnad och dessutom är det en fördel inte bara ut kostnads- och hanteringssynpunkt utan även ur energisynpunkt. Tjänsterna antas vara Internetbaserade och för att ansluta till det fasta nätet kan tjänstegatewayen kompletteras med en enkel kommunikationsgateway. Tjänstegatewayen kan dessutom förses med omkoppling till mobilnät, s.k. dual homing ur tillgänglighetssynpunkt. I hemmets tjänstegateway finns den lokala programvara som vissa tjänster kräver nedladdad liksom drift och underhållsfunktioner. I kritiska applikationer kan man dessutom förse denna gateway med lokal back up av strömförsörjningen, UPS. Anslutningen till olika hemmanätsstandarder kan vara inbyggd i gateway från början eller hanteras via separata dongles som kopplas in i USB portar. 3.2 Det fysiska hemmanätet Hemmanätet kan vara radiobaserat eller ledningsbundet. När det gäller Smarta Hemmets tjänster är inte bandbredd något problem utan det som skulle kunna tala för ett fast ledningsnät är en robust lösning och möjligheten att strömförsörja de olika sensorerna och aktutorerna.
6(10) I nybyggnation kan därför kabel komma ifråga för icke temporära tjänster men vid uppgradering av det befintliga fastighetsbeståndet som är huvuddelen av marknaden medför ett ledningsbundet nät mycket högre kostnader. Dessutom får man en inflexibilitet när det gäller att komplettera med nya tjänster samt ur ett personligt boendeperspektiv möjligheten att enkelt kunna flytta till en ny mer funtionell placering exempelvis på andra väggar. Vad gäller batterifrågan så sker en utveckling på batteriteknikområdet och på givarsidan som gör att man nu pratar om batterilivslängder på 10 år. Dessutom börjar det komma tekniker som utnyttjar ljus-, rörelse och värmeenergi för batteriuppladdning. Under alla omständigheter så är sensorer och aktuatorer försedda med batterivakt och kan signalera centralt till en underhållsenhet. Det finns många olika standarder idag för lokal radiokommunikation som radiobaserad KNX, Zigbee, Z-wave,Bluetooth, Dect-ULE, WiFi. De har alla sina styrkor och svagheter men marknaden idag är alldeles för fragmenterad. Det är stora fördelar med IP baserad kommunikation och på sikt tror vi på standarder typ IP baserade 6LowPAN. Den teknologi som idag ger störst tillgång till olika typer av sensorer och aktuatorer är Z-wave som drivs av Z-wave allians som är en marknadsallians. Det lär finnas 900 olika typer av sensorer/aktuatorer som utnyttjar Z-wave. Radiobaserade sensorer ger oftast en relativt enkel installation även om man i vissa miljöer kan få problem med själva radiokommunikationen. Dock finns egenskaper som att sensorerna själva kan bygga upp ett finmaskigt s.k. meshnät. 4 Öppen affärsmodell Tjänsteleverantörer SP11 SP12 SP21 SP22 SP 31 SP 32 Kvarboende- Operatör Det smarta hemmet Tjänasteoperatör TSP 1 TSP 2 Komfort Välfärd Trygghets Operatör GW TSP 3 Portaler/ Service enablement Fastighetsoperatör Hemmagateway Figur 2. Det Öppna Hemmanätet med en gemensam infrastruktur i hemmet och en öppen affärsmodell för tjänster I ovanstående figur som visar det Öppna Hemmanätet framgår principerna för den öppna affärsmodellen för tjänster som närmare finns beskriven i [3], Affärsmodeller för Öppna Hemmanät.
7(10) I det enklaste fallet har man bara en tjänsteleverantör ( SP=Service provider) som då installerar sina komponenter i form av sensorer och aktuatorer. När man införskaffar nya tjänster från andra tjänsteleverantörer med deras egna komponenter börjar man lätt få dubblerade utrustningar i hemmet och olika hanteringar av tjänsterna beroende på tjänsteleverantör I den öppna affärsmodellen inför man rollen tjänsteoperatör TSP, Trusted Service Provider, som har kontrollen över komponenterna i hemmet och accessen till dem. Man låter via olika förfaranden tjänsteleverantörerna läsa av eller styra önskad komponent. Till sitt stöd utnyttjar tjänsteoperatören en så kallad Service Enablement Platform som hanterar biblioteket av komponenter, autenticiering och tillståndsgivning för tjänsteleverantörer () samt drift& underhåll. Det är därför möjligt för nya tjänsteleverantörer och 3:epartsutvecklare att komma in på ett enkelt sätt med tydligt regelverk. Man har skapat en öppen marknadsplats med alla dess fördelar vad gäller konkurrens och innovationsmöjligheter. En frågeställning är om olika tjänsteopratörer kan dela samma tjänstegateway.det är mer en fråga om trust än kapacitet. Det finns mekanismer som OSGI eller i framtiden virtualisering som skulle kunna säkra nödvändig separation Man kan som i figur 2 tänka sig att en tjänsteoperatör fokuserar bara på en viss typ av tjänster som exempelvis trygghetstjänster och ger access till de sensorer/ aktuatorer som berör det specifika området och samtidigt kan skapas ett marknadskluster av aktörer. 5 Uppskattning av kostnader Man kan dela upp kostnaden för det Smarta Hemmet i två olika delar Investerings- och installationskostnaden i hemmet för de olika sensor- och aktuatorelementen och för tjänstegateway med nödvändig kommunikationsutrustning. Den periodiska avgiften man betalar till tjänsteoperatören/tjänsteleverantörerna och som täcker drift, underhåll, licenskostnader och kostnadstäckning för del av plattform. Kostnaderna är starkt volymberoende och de angivna siffrorna blir naturligtvis grova uppskattningar som kan anses gälla för en mellanvolym. 5.1 Utrustningspriser, mellanvolymer Priser på sensorer och detektorer med inbyggd Z-wave för applikationen Smarta Hemmet light
8(10) Fastighetstjänster Vattenmätare Elmätare, visualiseringsenhet Temperaturmätare typ referensgivare Brandvarnare Läckagedetektor Trygghet- och Komforttjänster Rörelsedetektor, passivitetsvarnare,ljussensor Siren Väggomkopplare Styrbara pluggar, per plugg Magnetkontakt som signalerar öppet fönster Radiatortermostat Kvarboendetjänster Trygghetslarm Videokamera vridbar Passivitetsdetektor Tjänstegateway med Z-waveradio och dual homing 800 kr 100 kr 800 kr 200 kr 200 kr 200 kr 400 kr 500 kr 2 000 kr 5.2 Installation, montering och funktionskontroll på plats Även i detta fall talar vi om grova kostnadsuppskattningar som dessutom kan betydligt skilja sig åt beroende på typ och läge hos de olika fastigheterna. Vi gör antagandet att man gör installation för alla sensorer, aktuatorer inom en grupp exempelvis fastighetstjänster vid ett och samma tillfälle för att inte drabbas av extra transportkostnader Fastighetstjänster: Vattenmätare att montera på varmvattenledningen 1400 kr Övriga sensorer och detektorer samt transportkostnad 2000 kr Trygghet- och komforttjänster: Alla sensorer och detektorer monteras vid samma tillfälle 2000 kr Kvarboendetjänster: Alla sensorer och detektorer monteras vid samma tillfälle men här tillkommer även demonteringskostnaden eftersom det är fråga om en temporär tjänst, 2000-4000 kr Tjänstegateway: Installationen förutsätts ske med hjälp av tillhörande portal, uppskattat till 2000 kr 5.3 Månadsavgift från tjänsteoperatör Det går inte att komma fram till en generell siffra vad gäller månadskostnaden eftersom den beror på så många olika faktorer som helt styr kostnaden. Det är faktorer som
9(10) Antal abonnenter eller lägenheter Längden på avtalet Inställelsetid och andra kvalitetsparametrar Vem som bekostat sensorerna och aktuatorerna Hur prissätts bredbandet, i vårt fall ligger det utanför Vad man däremot kan säga är att med den förslagna hemmalösningen minimerar man kostnaden. Det finns ett antal uppenbara skäl till detta Likformighet i alla lägenheters hemmalösning Öppna standards gör att kostnaden per sensor/aktuator blir lägre Man delar tjänstegateway och även sensorer/aktuatorer mellan olika tjänsteoperatörer vilket sänker kostnaden per aktör Enheterna kan fjärrrövervakas, fjärrstyras, och fjärruppgraderas Lösningen utnyttjar moderna mekanismer för adressering, läsning och styrning Priset man kan ta ut är naturligtvis relaterat till viken nytta tjänsterna ger men ligger normalt på en eller några hundra kronor per månad I fallet fastighetstjänster kommer det att bli lag på att införa IMD vid nyproduktion och större ombyggnad men fastighetsägarna är knappast beredda på att betala mer än vad besparingen ger. Ett mervärde är andra typer av tjänster som bidrar till energieffektivisering. För kvarboendetjänster finns en mycket större potential att räkna hem priset för tjänsterna och vad gäller trygghetstjänster är det marknaden för privata boendetjänster som styr. 6 Sammanfattning Genom att använda konceptet Öppna Hemmanätet med tillhörande öppen affärsmodell kan man få ner kostnaderna för det Smarta Hemmet till nivåer som ligger betydligt lägre än vad dagens lösningar erbjuder. Konceptet med Öppna Hemmanät möjliggör inte bara låg kostnad vad gäller utrustning i hemmet inklusive installation utan även för drift & underhåll. Dessutom är det ett framtidssäkert koncept som kan stödja nya typer av sensor- och aktuatorelement, nya typer av kommunikationsprotokoll, nya mekanismer för att hantera alla dessa Internet of Things, en öppen marknadsplats med utrymme för innovationer och för 3:e partsutvecklare. I öppna system har man även tryggheten att om en leverantör av komponent eller tjänst faller bort kan man ersätta den från en annan leverantör medan man i ett proprietärt system kan riskera att få byta ut hela sin installationen.
10(10) Konceptet Öppet Hemmanät karakteriseras av En gemensam öppen infrastruktur i hemmet som tillåter bland annat multipel användning av sensor- och aktuatorelement En öppen affärsmodell med en eller flera tjänsteoperatör per tjänstesegment för hantering av tjänsterna på ett harmoniserat sätt samtidigt som de uppfyller kraven på säkerhet En gemensam tjänstegateway som stödjer olika radionät och som kan fjärrstyras och konfigureras, kan exekvera lokal programvara och lagra mätdata och har D&U funktioner Användning av befintliga standards som IP, MQTT och XMPP Analysen i rapporten indikerar att vid mellanvolymer får man en utrustningskostnad inklusive installationer för det Smarta hemmet på 2000 kr - 6 000 kr per segment det vill säga fastighets-, trygghetsoch kvarboendetjänster beroende på hur många sensorer/ aktuatorer men använder. Vad gäller periodiska avgiften till tjänsteoperatör bör den i normala fall ligga på i storleksordning någon eller några hundralappar per månad men är starkt beroende av ett antal andra faktorer. Ovanstående siffror kan tyckas låga i många fall men då skall man veta att de priser man exempelvis ser i SKL:s upphandling av utrustningar för trygghetslarm med kringtjänster gäller för system med helt proprietära hemmalösningar där man sitter fast i valet av leverantör och inte kan samutnyttja någon annan utrustning. Den öppna affärsmodellen skapar dessutom en miljö som attraherar olika tjänsteleverantörer som med sin specialistkompetens kan erbjuda nya innovtiva tjänster på ett konkurrenskraftigt sätt. 7 Referenser [1] Örjan Mattsson, Hemmadomänen, maj 2012 (Iteration 1-rapport i Smart IKT projektet) [2] Örjan Mattsson, Affärsmodeller, dec 2013 (Iteration 2-rapport i Smart IKT projektet) [3] Örjan Mattsson, Affärsmodeller för Öppna Hemmanät, maj 2013 ( Itertation 3-rapport i Smart IKT projektet