Model-driven flow for assistive home automation systems control and supervision
Flot de conception dirigé par les modèles pour la commande et la supervision de systèmes domotiques d'assistance
Résumé
Population ageing is widespread across the world. Unprecedented in the history of mankind, this demographic trend leads to a number of social and economic issues related to ageing/disabled people whose number increases considerably over the years. As the number of caregivers can not evolve accordingly, we must now think of alternatives allowing these people to stay longer in their preferred domestic environment with a sufficient level of autonomy. Home automation, which includes computer, electronics and telecommunications within a housing, allows to provide technological solutions. In this work, we propose a model-driven flow for assistive home automation systems. First, we seek to integrate a home automation non-expert (e.g. familiy member / caregiver, occupational therapist) in the design process to better take into account the needs of people with disabilities, but also to limit the costly intervention of the expert on site. To do so, we propose a modeling language (DSML: Domain Specific Modeling Language) allowing one to describe a home automation system by manipulating high-level abstraction concepts. This DSML is composed of two views : the environement view to model the home automation environment and the interaction view to model user-system interactions. In this latter, two types of interactions are defined to consider the greatest number of needs. Thus, it is possible to define requests (i.e. services) and temporary prohibitions (i.e. modes) on home automation devices. From models defined with this language, our design flow allows to generate the control part through successive model transformations. An evaluation on the Kerpape Smart Home case study with students and occupational therapists provides interesting results on both the proposed design flow and the DSML usability. Then, we seek to offer an alternative to context-aware approaches based on the massive deployment of sensors, which can sometimes be problematic when one focuses on the user acceptability (cost, intrusivity). We propose to integrate in the design flow a context-aware model based on ontology to define user-system interactions. Unlike existing solutions, this model is not based on sensor data, but on the semantic analysis of each user request on home automation devices. The ontology and associated rules allow an inference engine to extract information usually sensored: according to the way the user interacts with his home automation system, his location and his intention can be deduced by logic reasoning, leading to contextual services proposition. An evaluation on the Domus Smart Home dataset shows the interest of such an approach to limit the use of sensors, but also to increase the dependability by information redondancy. Part of this work is integrated in the ASIM project supported by Vity Technology. The concrete syntax (i.e. graphical representation) of the modeling language will especially be considered in the purpose of a commercialization.
En France, comme dans l'ensemble des pays développés, le même constat est dressé : la population vieillit. Cette évolution démographique sans précédent dans l'histoire de l'humanité pose un certain nombre d'enjeux économiques et sociaux liés à la prise en charge des personnes âgées dépendantes et/ou en situation de handicap, dont le nombre augmente considérablement au fil des ans. Le nombre d'aidants potentiels ne pouvant augmenter en conséquence, il faut penser dès aujourd'hui à des solutions alternatives pour permettre à ces personnes de garder un niveau d'autonomie suffisant leur permettant de rester dans leur environnement domestique préféré le plus longtemps possible. Les systèmes domotiques, qui regroupent l'ensemble des technologies de l'informatique, de l'électronique et des télécommunications au sein d'un habitat, permet d'y apporter des solutions technologiques. Dans ces travaux, nous proposons un flot de conception dirigé par les modèles pour la commande et la supervision de systèmes domotiques d'assistance. Dans un premier temps, nous cherchons à intégrer une personne non-experte en domotique (e.g. membre de la famille / aidant, ergothérapeute) dans certaines étapes de la conception pour une meilleure prise en compte des besoins de personnes en situation de handicap mais aussi pour limiter l'intervention relativement coûteuse de l'expert. Pour cela, nous proposons un langage de modélisation (DSML : Domain Specific Modeling Language) permettant de décrire un système domotique en manipulant des concepts à un haut niveau d'abstraction. Ce DSML est composé de deux vues : une vue physique pour représenter l'environnement domotique et une vue fonctionnelle pour définir les interactions entre l'utilisateur et son système domotique. Dans cette dernière vue, deux types d'interactions sont définis pour prendre en compte un nombre de besoins utilisateur le plus grand possible. Ainsi, il est possible de définir des requêtes de différents types (i.e. services) comme des interdictions temporaires (i.e. modes) sur des ressources domotiques. À partir des modèles définis à l'aide de ce langage, notre flot de conception permet de générer la partie commande à l'aide de transformations de modèles successives. Une évaluation sur le cas d'étude des appartements tremplins du centre de Kerpape avec des étudiants puis des ergothérapeutes permet d'avoir des retours intéressants sur l'utilisabilité du DSML et du flot de conception proposé. Dans un deuxième temps, nous cherchons à offrir une solution alternative aux approches de supervision basées sur l'utilisation massive de capteurs, qui peut parfois être problématique lorsque l'on s'intéresse à l'acceptabilité de la solution par l'utilisateur (coût, intrusivité). Nous proposons pour cela d'intégrer dans le flot de conception un modèle de supervision non-intrusif basé sur une ontologie pour représenter les interactions utilisateur-système. Contrairement aux solutions existantes, ce modèle n'est pas basé sur des données de capteurs, mais sur l'analyse sémantique des commandes domotiques envoyées par l'utilisateur. L'ontologie et les règles qui lui sont associées permettent à un moteur d'inférences d'extraire des informations habituellement captées : suivant la manière dont l'utilisateur interagit avec son système domotique, sa localisation et son intention peuvent être déduites par inférences logiques, permettant d'aboutir à la proposition de services contextuels. Une évaluation sur les jeux de données de l'appartement Domus permet de montrer l'intérêt d'une telle approche tant pour limiter l'utilisation de capteurs que pour augmenter la sûreté de fonctionnement par redondance d'informations. Une partie de ces travaux est reprise dans le cadre du projet ASIM porté par l'entreprise Vity Technology. La syntaxe concrète (i.e. représentation graphique) du langage de modélisation sera notamment retravaillé dans un but de commercialisation.