In this thesis, research efforts are dedicated towards the development of practical adaptable techniques to be used in Smart Homes and Buildings, with the aim to improve energy management and conservation, while enhancing the learning capabilities of Programmable Communicating Thermostats (PCT) – “transforming” them into smart adaptable devices, i.e., “Smart Thermostats”. An Adaptable Hybrid Intelligent System utilizing Wireless Sensor Network (WSN) and Artificial Intelligence (AI) techniques is presented, based on which, a novel Adaptive Learning System (ALS) model utilizing WSN, a rule-based system and Adaptive Resonance Theory (ART) concepts is proposed. The main goal of the ALS is to adapt to the occupant’s pattern and/or schedule changes by providing comfort, while not ignoring the energy conservation aspect. The proposed ALS analytical model is a technique which enables PCTs to learn and adapt to user input pattern changes and/or other parameters of interest. A new algorithm for finding the global maximum in a predefined interval within a two dimensional space is proposed. The proposed algorithm is a synergy of reward/punish concepts from the reinforcement learning (RL) and agent-based technique, for use in small-scale embedded systems with limited memory and/or processing power, such as the wireless sensor/actuator nodes. An application is implemented to observe the algorithm at work and to demonstrate its main features. It was observed that the “RL and Agent-based Search”, versus the “RL only” technique, yielded better performance results with respect to the number of iterations and function evaluations needed to find the global maximum. Furthermore, a “House Simulator” is developed as a tool to simulate house heating/cooling systems and to assist in the practical implementation of the ALS model under different scenarios. The main building blocks of the simulator are the “House Simulator”, the “Smart Thermostat”, and a placeholder for the “Adaptive Learning Models”. As a result, a novel adaptive learning algorithm, “Observe, Learn and Adapt” (OLA) is proposed and demonstrated, reflecting the main features of the ALS model. Its evaluation is achieved with the aid of the “House Simulator”. OLA, with the use of sensors and the application of the ALS model learning technique, captures the essence of an actual PCT reflecting a smart and adaptable device. The experimental performance results indicate adaptability and potential energy savings of the single in comparison to the zone controlled scenarios with the OLA capabilities being enabled.

The Internet of Things (IoT) is an emerging paradigm focusing on the inter-connection of things or devices to each other and to the users. Over time, the most of connections in IoT are shifting from ‘Human to Thing’ to ‘Thing to Thing’. This technology is anticipated to become an essential milestone in the development of smart homes to bring convenience and efficiency into our lives and our homes. But, by bringing this IoT technology into our homes there will be important implications for security in these technologies. Connecting every smart objects inside the home to the internet and to each other results in new security and privacy problems, e.g., confidentiality, authenticity, and integrity of data sensed and exchanged by objects. These technologies are very much vulnerable to different security attacks that make an IoT-based smart home unsecure to live in and therefore it is necessary to evaluate the security risks to judge the situation of the smart homes. For any technology to be successful and achieve widespread use, it needs to gain the trust of users by providing sufficient security and privacy assurance. As in all sectors, maintaining security will be a critical challenge to overcome. As homes are increasingly computerized and filled with devices, potential computer security attacks and their impact on residents need to be investigated. This report uses OCTAVE Allegro Methodology which focuses mainly on information assets and considers containers (technical, physical and people) and conducts a security risk assessment with the goal of highlighting various security flaws in IoT-based smart home, impacts and proposing countermeasures to the identified issues satisfying most of security requirements. Finally, it comes up with some recommendations to the users. The research findings documented into a thesis paper for secure IoT-based smart home systems and the resulted list and recommendations will be some useful contribution which can be used as a foundation for the specification of security requirements. For future work, the assessment will be extended to include more types of smart home applications rather than just typical one. / <p>Validerat; 20160620 (global_studentproject_submitter)</p>

Expensive and complex automated systems for greenhouses are frequently utilized in the horticulture industry. In parallel, smart systems for home automation has recently seen a rapid increase in popularity. This project aims to combine the climate optimization capabilities of industrial systems with the convenience of home automation systems. More specifically, this project is focused on the design and implementation of electrical and mechanical requirements of a smart greenhouse system. This involved the selection of hardware components, such as sensors, actuators and controllers. It also involved the interconnection between these components and the development of measurement and control systems to autonomously manage the greenhouse. The system is based on a WiFi-connected microcontroller. Parameters monitored include; temperature, humidity and wind-speed. Irrigation is controlled by a solenoid valve and can be scheduled to desired intervals. Ventilation and temperature optimization is done by controlling the roof-hatch with a linear actuator and control of a heater. The results demonstrate a accurate and reliable system with low power consumption. The resulting prototype can be installed in new and existing greenhouses. Functionalities can be remotely controlled and monitored by the convenience of an android application. The total cost of the components used was around 4 500 SEK. Further development could be done to enable seamless scalability with additional components and functionalities. Climate optimization by incorporation of weather forecast as a parameter could be implemented to further reduce energy consumption. / Dyra och komplexa automatiserade växthussystem är vanligt förekommande inom industrin för hortikultur. Parallellt har populariteten för "Smart Home" system för hemautomatisering radikalt ökat. Målet med detta projekt är att kombinera klimatoptimiseringsmöjligheterna hos industriella system med lättanvändligheten hos system för hemautomatisering. Detta projekt fokuserar specifikt på designen och implementationen av de elektriska och mekaniska krav som ställs på ett "smart greenhouse system". Detta innefattar; val av komponenter såsom sensorer, aktuatorer samt styrenhet men även sammankopplingen mellan dessa komponenter och utvecklingen av mjukvara till reglersystemet, som i sin tur syftar till automatiseringen i växthuset. Systemet är baserat på en WiFi-uppkopplad mikrokontroller. Parametrar som monitoreras är; temperatur, luftfuktighet och vindhastighet. Bevattning kontrolleras av en magnetventil och kan schemaläggas för bevattning i önskade intervall. Ventilering och temperaturoptimisering sker genom kontroll av taklucka med hjälp av ett linjärt ställdon samt kontroll av ett värmeelement. Resultatet demonstrerar ett pålitligt och punktligt system med låg energiförbrukning. Prototypen som utvecklats kan installeras i både nya och befintliga växthus. Funktionaliteterna kan smidigt fjärrkontrolleras och monitoreras från en android applikation. Den totala kostnaden för de komponenter som använts var runt 4500 kr. Vidareutveckling vad gäller skalbarhet för att sömlöst lägga till komponenter och funktionaliteter bör övervägas. För ytterligare minskad energiförbrukning med hjälp av klimatoptimering kan väderprognos adderas som en parameter.

Smart homes are based on connecting different parts and components of the household through sensors and the use of the internet. The interconnection of the household enables control and remote control of the home. The factors behind consumer adoption of the smart home have been studied but there are still questions regarding the value propositions of smart homes. This study presents material that can provide insights into what value propositions young adults demand in smart home products. The methods used to produce the study results were, a survey and a questionnaire. The results from the survey showed that smart voice assistants were appreciated by the participants. However, all the participants believed the functional value of the smart voice assistants was limited. After participating in the survey, they felt no real need for the smart voice assistant in their home. The results from the questionnaire’s 112 answers showed that a large majority of the respondents did not own a smart voice assistant. Many did however, express a positive opinion towards voice assistants and were open to the purchase of a smart voice assistant in the future. The small number of respondents that did own a smart voice assistant were all satisfied with their purchase of a smart voice assistant

Smart environments, particularly smart homes have become an increasingly popular topic for research and real world implementations. Despite the popularity of this topic, there is a lack of tools to enable inhabitants of smart environments to perceive which kind of data smart devices generate and to make inhabitants aware of who is accessing their personal information and the purpose for accessing this information. These issues have caused privacy concerns among inhabitants of smart environments – who would like to ensure their personal information is only utilized for their benefits, rather than being used for malicious purposes. Therefore, smart home environments motivate the need for privacy awareness tools to help inhabitants to better understand the privacy implications when their personal information is misused. To address this problem, this thesis suggests guidelines for the design of privacy awareness tools. A literature review evaluated instruments to conduct research about privacy concerns. The Internet Users’ Information Privacy Concerns (IUIPC) framework from Malhotra, Kim, and Agarwal was selected for the empirical part of this thesis project because it is one of the most reliable models developed to measure privacy concerns at the individual level. Quantitative data was gathered through a survey based on this framework. Data collected from 30 experts in the field of study was analyzed using linear regression analysis techniques and principal component analysis. These survey results lead to a set of guidelines that could guide designers and service providers as to what aspects of privacy concerns they should consider and what they should concentrate on when designing privacy awareness tools for ubiquitous computing systems, such as a smart home. / Intelligenta omgivningar och framförallt smarta hem har kommit att bli ett popular forskning samt impementationsområde. Trots ämnets popularitet är det en brist på verktyg som låter personer i dessa intelligenta omgivningar att förstå vilken typ av data som genereras av de smarta apparaterna, att de förstår vem som får tillgång till deras privatinformation och syftet till att informationen används. Dessa problem leder till påverkar användarintegriteten för personerna i de intelligenta omgivningarna. Personerna vill försäkra sig om att deras privatinformation används till deras fördel och inte missbrukas. Det finns ett behov av integretetsverktyg som kan hjälpa personerna att få en bättre förståelse över hur deras integritet påverkas när deras privatinformation missbrukas. Den här rapporten syftar till att behandla detta problem genom att ta fram riktlinjer baserade på användarnas oro kring deras integritet. En litteraturstudie genomfördes för att utvärderade metoder för att genomföra forskning på användarintegritet. Ramverket Internet Users’ Information Privacy Concerns (IUIPC) från Malhotra, Kim, och Agarwal valdes eftersom det var den en av de mest pålitliga modellen för att mäta den individuella oron kring integriteten hos användarna. Kvantitativ data samlades in genom ett formulär baserat på IUIPC ramverket. Datan samlades in under den empiriska fasen utav 30 experter inom forskningsområdet. Linjär regression och principalkomponentanalys användes för att analysera datan från undersökningen. Resultatet från undersökningen diskuterades med målet att tillhandahålla riktlinjer till utvecklare och tjänsteleverantörer, om vilka integritets aspecter vilket bör övervägas samt focusera på vid utveckling av integretetsverktyg för ubika datasystem.

Energimätning och övervakning kan bidra till minskad energiförbrukning genom att hjälpa en användare att ta beslut över energianvändandet. Valet av examensarbete gjordes p.g.a. behovet att ge användarna möjlighet att påverka sin energiförbrukning och övervaka sina elprodukter. Ett koncept togs fram där toppvärden på spänning och ström, effektfaktor, spänning-ens vågform, aktiv, reaktiv och skenbar effekt mättes. Samtliga värden skickades till en server som lagrade informationen och innehöll en hem-sida för presentation. Användaren kunde därefter ta beslut om att stänga av eller på produkterna via hemsidan. Systemet kompletterades även med möjligheten att öka övervakningen med hjälp av externa sensorer. Ett re-sultat av arbetet blev en prototyp som demonstrerar konceptet, ett annat resultat var flertalet möjliga förbättringar som kan göras för vidareutveckl-ing av konceptet. / Energy monitoring can lead to lowering energy consumption. This infor-mation would help the user to make decisions in regards to the power us-age. The measurements can also give the user the possibility to study the power quality to find bad loads and minimize the effects on the power grid. The choice of thesis was done to give the users the possibility to affect and monitor their environmental effect in a way that is otherwise not possible. A concept was developed that measure the voltage and current peak, the voltage and current RMS, power factor and the voltage waveform. The measurements are then sent to a server that is also containing a website. With the website the user can monitor their power usage and turn on or off the power consumers on the website. Added to the system is also the pos-sibility to add external sensors to increase the monitoring. The result of the project is a functioning concept to demonstrate. Another big result is the amount of improvements discovered to make it a really good base to con-tinue developing on.

Studiens syfte var att undersöka utmaningar och dess påverkan på användarupplevelsen vid interaktion med smarta hemlösningar. Vidare skulle studien identifiera förbättringsåtgärder vars syfte var att adressera och motverka utmaningarna. Vi uppfyllde syftet med att besvara frågeställningen. En undersökande studie genomfördes med en kvalitativ ansats. Det genomfördes en enkätundersökning som tillsammans med insamlad teori låg till grund för utformandet och genomförandet av intervjuer. Intervjuerna analyserades sedan och delades in i olika kategorier. Dessa kategorier valdes ut och formades utefter respondenternas flesta beröringspunkter. I sin tur så användes kategorierna som områden att fortsatt bedriva analys och presentera resultat. De kategorierna som valdes ut var följande: • Integritet och säkerhet – Kategorin belyste respondenternas syn kring säkerheten och den personliga integriteten kopplat till interaktionen med de smarta hemlösningarna. • Komplexitet och möjligheten att ta till och lära sig smarta hemlösningarna – Kategorin belyste respondenternas syn på den de smarta hemlösningarnas komplexa utformande och möjlighet för respondenterna att lära och använda sig av de smarta hemlösningarnas funktioner. • Flera användare i samma hushåll – Kategorin belyste respondenternas syn kring att använda och installera smarta hemlösningar från ett fleranvändare-perspektiv. Hur det skiljde sig mellan användare som befann sig i samma hushåll. • Sammankoppling av olika smarta hemlösningar – Kategorin belyste respondenternas syn kopplat till sammankopplingen mellan de olika smarta lösningarna till ett enhetligt system. Kategorierna analyserades efter tre aspekter vars syfte var att uppfylla syftet och besvara frågeställning. De tre aspekterna bestod därmed utav; Påverkan på användarupplevelsen, orsak och förbättringsåtgärd. Påverkan på användarupplevelsen beskrev hur och vilken i grad utmaningen hade på användarupplevelsen. Orsaker beskrev vad det fanns för potentiella orsaker till påverkan på användarupplevelsen. Förlag på förbättringsåtgärd fungerade på så vis att författarna identifierade ett antal förbättringsförslag, grundat i teori, vars intention var att adressera och motverka de utmaningar som tagits fram. Analysen kunde till sist fungera som grund till författarna att fortsatt utveckla och skriva diskussion och slutsats. / The purpose of this study is to investigate various challenges and their impact on the user experience when interacting with smart home solutions. Furthermore, the study will try to identify improvement measures, the purpose of which is to address and counteract some negative consequences of certain challenges. To fulfill the purpose of the study and answer the questions, a research study was conducted where a qualitative approach was adopted. A questionnaire survey was conducted, which together with collected theory formed the basis for the design and conduct of the interviews. The interviews were then analyzed and divided into different categories. These categories were selected and formed according to the respondents' most common points of contact, and in turn the categories were used as areas to continue conducting analysis and presenting results within. The categories selected were as follows: Integrity and security - the category highlighted the respondents' views on security and personal integrity linked to the interaction with the smart home solutions. • Complexity and the ability to access and learn smart home solutions - the category highlighted the respondents' views on the complex design of smart home solutions and the opportunity for respondents to learn and use the functions of smart home solutions • Multiple users in the same household - the category highlighted the respondents' views on using and installing smart home solutions from a multi-user perspective and how it differs between users who were in the same household. • Interconnection of different smart home solutions - the category highlighted the respondents' views on the interconnection between the various smart solutions into a unified system. The categories were analyzed according to three aspects whose purpose was to fulfill the purpose of the study and answer its question. The three aspects thus consisted of; impact on the user experience, cause and improvement measures. Impact on the user experience described how and to what extent the challenge had affected the user experience. Cause described what were the possible causes of the impact on the user experience. improvement measures consists of a number of identified challenges, based on scientific theory, whose intention was to address and counteract the negative consequences of certain keyword. The analysis finally provides a basis, where the authors continue to develop the subject of the study as well as a summary discussion and conclusion.

The name ”smart homes” gives a promise of intelligent behavior. Today automation of the home environment is a manual task, with the creation of rules controlling devices relying on the user. For smart homes this tedious manual task can be automated. The purpose of this thesis is development of a prototype that will help users in smart homes create rules. The rules should be automatically created by the use of a machine learning solution. A learning classifier system algorithm is found as a suitable machine learning solution. A learning classifier system is used to find and create rules from sensor data. In the prototype a Raspberry Pi is used to collect the data. This data is processedby the learning classifier system, generating a set of rules. These rules predict actions for controlling a smart lighting system. The rules are continuously updated with new sensory information from the environment constantly reevaluating the previous found rules. The learning classifier system prototype solves the problem of how rules can be generated automatically by the use of machine learning. / Uttrycket ”smarta hem” utlovar ett intelligent beteende. Idag är automatiseringen av hemmiljön en manuell uppgift, där användaren formulerar regler som styr systemet. I smarta hem kan denna uppgift bli automatiserad. Syftet med denna kandidatuppsats är att utveckla en prototyp som ska hjälpa användare i smarta hem att skapa regler. Reglerna ska skapas automatiskt med hjälp av en maskininlärningslösning. Ett självlärande klassificeringssystem bedöms uppfylla den kravställning som görs. Det självlärande klassificeringssystemet används för att skapa regler från sensordata. I prototypen används en Raspberry Pi för att samla in data. Insamlad data behandlas av det självlärande klassificeringssystem som genererar en uppsättning regler. Dessa regler används för att kontrollera ett smart ljussystem. Reglerna uppdateras kontinuerligt med ny sensorinformation från omgivningen och utvärderar de tidigare funna reglerna. Den självlärande klassificeringssystemprototypen löser problemet om hur regler kan skapas automatiskt med hjälp av maskininlärning.

A smart home is a building equipped with sensors collecting data about its environment. Data collected from smart home buildings can be used for research to improve home automation and develop smart cities. A scalable web-based system can be used to handle the large quantities of data generated from smart homes. Previous studies have been conducted on the requirements of a system collecting sensor data from smart homes, however, information about the presentation of data is still lacking. Because of this research needs to be done on what kind of system handles and presents sensor data well.The aim of this degree project is to identify the requirements of a web-based system handling and presenting sensor data. A scalable web-based system is developed based on the requirements identified from interviews and a literature study. The system shows that sensor data can be presented in a manner which facilitates research. Results show that a scalable web-based system can be used to display and download sensor data with associated information about the data. / Ett smart hem är en byggnad utrustad med sensorer som samlar data om sin miljö. Data insamlad från smarta hem kan leda till förbättringar i hemautomatisering och utvecklingen av smarta städer. Ett skalbart webbaserat system kan användas för att hantera stora mängder data som genereras utav smarta hem. Tidigare studier har genomförts för att framställa kraven utav ett system som samlar in data från smarta hem, dock saknas fortfarande information om hur denna data ska presenteras. På grund av detta behövs forskning om vilket typ av system som kan hantera och presentera data.Målet med detta examensarbete är att identifiera kraven för ett webbaserat system som hanterar och presenterar sensordata. Ett skalbart webbaserat system utvecklas baserat på krav identifierade genom intervjuer och en literaturstudie. Systemet visar att sensor data kan presenteras på ett sätt som underlättar forskning. Resultatet visar att ett skalbart webbaserat system kan användas för att visa och ladda ned sensordata med tillhörande information om datan.

Smart homes make everyday life easier for many people, andliving in a smart home is not uncommon today. Previousresearch shows that not only does it come with desirablefeatures, but also with privacy and security risks due to theoften sensitive data that is collected. Research suggests thatone potential solution to the problem involving risks is toraise awareness among users through education. But forusers to learn about privacy and security, motivation isneeded. The aim of this study was to identify students'motivation to learn about privacy and security in smarthomes to see if there are gaps in the satisfaction of thepsychological needs that may inhibit motivation and hencethe ability to absorb knowledge. The study was based on theSelf-Determination Theory and a quantitative approach wasapplied with a cross-sectional design. The data collectionmethod consisted of a web-based survey that was completedby 89 respondents. The survey questions were designedaccording to a well-tested and validated questionnaire andthe questions were modified to fit the context of smarthomes. The results showed that there were deficits in thepsychological needs that may inhibit motivation and hencethe ability to acquire knowledge related to privacy andsecurity. There were the greatest deficits in the students'psychological need Relatedness. In Autonomy there werepartial deficits as they were only moderately satisfied. Therewere no deficiencies in Competence. Furthermore, studentsexperienced low frustration in Autonomy and Competenceand moderate frustration in Relatedness. The results alsoshowed that students felt moderately motivated to learn in acontext related to smart homes. The results of the bivariateanalyses indicated that there were significant positiverelationships between motivation and satisfaction in allpsychological needs. However, the multivariate regressionanalyses did not show a significant positive relationshipbetween motivation and Relatedness. The results indicatedthat there were only significant negative correlationsbetween satisfaction and frustration in the psychologicalneed Competence. The results also showed that studentsprefer to learn about privacy and security through their ownstudies. Further research should focus, among other things,on a longitudinal study, as well as investigating themotivation to learn about privacy and security for peoplewho are not primary users of the smart home, and to furtherdevelop the modified survey questions, in order to improveits validity in the context of the smart home. / Smarta hem underlättar vardagen för många, och att leva iett smart hem är idag inget ovanligt. Tidigare forskning visaratt det inte endast medföljer önskvärda funktioner, utanäven integritets - och säkerhetsrisker på grund av den oftakänsliga data som samlas in. Forskning menar att enpotentiell lösning på problemet som berör riskerna är att ökamedvetenheten hos användarna genom utbildning. Men föratt användarna ska kunna lära sig om integritet ochsäkerhet behövs motivation. Syftet med studien var attkartlägga studenters motivation till att lära sig om integritetoch säkerhet i smarta hem för att se om det finns brister itillfredsställelsen av de psykologiska behoven som kanhämma motivationen och därav förmågan att ta till sigkunskap. Studien utgick från Självbestämmandeteorin ochett kvantitativt angreppssätt tillämpades med entvärsnittsdesign. Datainsamlingsmetoden bestod av enwebbaserad surveyundersökning som besvarades av 89respondenter. Enkätfrågorna utformades efter ett välbeprövat och validerat frågeformulär och frågornamodifierades för att passa in i kontexten smarta hem.Resultatet visade att det fanns brister inom de psykologiskabehoven som kan hämma motivationen och därav förmåganatt ta till sig kunskap som berör integritet och säkerhet, Detvar störst brister inom studenternas psykologiska behovTillhörighet. I Autonomi fanns det delvis brister då deendast var måttlig tillfredsställda. Det fanns inga bristerinom Kompetens. Vidare upplevde studenterna lågfrustration inom Autonomi och Kompetens samt måttligfrustration inom Tillhörighet. Resultatet visade även attstudenterna upplevde sig måttligt motiverade till att lära sigi en kontext som berör smarta hem. Resultaten av debivariata analyserna indikerade på att det finns signifikantapositiva samband mellan motivation och samtligapsykologiska behov. I de multivariata regressionsanalysernavisades dock inte ett signifikant positivt samband mellanmotivation och Tillhörighet. Resultatet indikerade på att detendast fanns signifikanta negativa samband mellantillfredsställelse och frustration inom det psykologiskabehovet Kompetens. Resultatet visade även att studenterföredrar att lära sig om integritet och säkerhet genom egnastudier. Vidare forskning bör bland annat fokusera på enlongitudinell studie, samt undersöka motivationen till attlära sig om integritet och säkerhet för personer som inte ärprimäranvändare i det smarta hemmet, och attvidareutveckla de modifierade enkätfrågorna, för attförbättra dess validitet i kontexten smarta hem.