Lins Moura

March 27, 2018 | Author: PauloCosta | Category: Home Automation, Cognitive Science, Psychology & Cognitive Science, Technology, Mathematics


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DOMÓTICA: AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL Vitor Lins  [email protected]  Waldson Moura  [email protected]  UNIBRATEC  Av.Marechal Mascarenhas de Morais, 4989, Imbiribeira, Recife­PE | CEP 51150­002  Resumo  Neste artigo abordaremos  o poder da tecnologia que utiliza entre outros  meios a robótica para  controle  e  automação  residencial,  como  funciona  e  as  suas  principais  utilizações.  O  termo  “Domótica” é a junção da palavra latina “Domus” (casa) com “Robótica”, vem sendo bastante  utilizada  atualmente,  sejam  pelos  aspectos  de  segurança,  ou  mesmo  de  conforto.  A  Domótica  pode ser focada em duas arquiteturas diferentes, “ABA ­ Arquitetura Baseada em Automação”,  onde  o  usuário  se  adapta  a  automação  implantada  e  a  “ABC  –  Automação  Baseada  em  Comportamento” onde os sistemas de automação devem se adaptar e aprender com os usuários.  Faremos  uma  abordagem  dessas  duas  arquiteturas  de  sistemas  domóticos,  mostrando  suas  características  e salientando principalmente o conceito de domótica inteligente. Mostraremos  a  importância da “I.A. – Inteligência Artificial” no desenvolvimento da arquitetura ABC. Visando  extender o conceito de automação residencial, a domótica inteligente, busca inserir em sistemas  domóticos  tomadas  de  decisão  inteligentes,  como  por  exemplo,  gerenciamento  de  recursos  (energia, água,  etc.) e controle e solução de falhas, tudo isso partindo da construção de árvores  de decisão baseadas no estudo do comportamento dos usuários do sistema.  Será  feita  também  uma  abordagem  sobre  alguns  dos  principais  protocolos  responsáveis  pela  comunicação  entre  os  sensores  e  atuadores  nos  sistemas  domóticos,  o  X10,  o  EIB  e  o  LonWorks. Esses  protocolos  são os  mais  utilizados  atualmente,  seja pela sua  divulgação,  seja  pelas  suas  características  técnicas  ou  pelo  fato  de  terem  sido  objeto  de  normalização.  Tais  protocolos  competem  entre  si,  disputando  o  mercado,  porém  não  existe  nenhum  que  se  possa  considerar dominante.  Palavr as­chave:  Automação  predial,  domótica,  inteligência  artificial,  protocolo  de  comunicação.   (Inteligência  Artificial)  para  se  adaptar ao comportamento humano; os protocolos utilizados para tornar possível a comunicação  entre sensores e atuadores. conhecida  como  domótica  inteligente.  conhecida como domótica estática e ABC (Automação Baseada em Comportamento).)  And  control and troubleshooting failures. These  protocols are the most widely used.  que  faz  uso  de  técnicas  de  I.  the  X10.  smart home automation. The  Home  automation  can  be  focused  on  two  different  architectures. either by disclosure either by their technical characteristics  or because they  have been subject to standardization.  "ABA  ­  Automation  Based  Architecture".  We  will  approach  these  two  architectures  for  home  automation  systems. The  term  "Home  Automation"  is  the  junction of the Latin word "Domus" (home) with "Robots" is being  widely used today are the  security  aspects.  competing.  home  automation.  Key­wor ds:  building  automation.  such  as  resource  management  (energy.  water. seus .  etc. também serão definidos nesse artigo.  showing  its  features  and emphasizing mainly the concept of smart home automation.  home  automation systems  seek to  enter  into  intelligent  decision  making.  where  the  user  adapts  to  automation  and  deployed  "ABC ­  Automation Based  on Behavior"  where automation systems  must adapt  and learn from users..  the  EIB  and  LonWorks.  A automação de casas e prédios. é uma área bastante interessante e  vem crescendo cada vez mais. Show the importance of "active  ingredients ­ Artificial Intelligence on developments in architecture ABC. Aiming to extend the  concept of  home automation. Such protocols  compete.Abstr act  In this article we discuss the power of technology that uses robotics and other means to control  and  home  automation.  ABA  (Arquitetura  Baseada  em  Automação). all based on the construction of decision trees based on the  behavior of system users.  or  even  comfort. conhecida como Domótica.  artificial  intelligence. Diretamente ligada ao controle e automação de residências.  how  it  works  and  its  main  uses.  Intr odução  Este  artigo  visa  explanar  todos  os  conceitos  de  domótica.  but  there is none that can be considered dominant.  como  também  de  suas  aplicações;  definem  as  arquiteturas  utilizadas  na  domótica.A.  communication  protocol.  Will  also  made  an  approach  on  some  key  protocols  responsible  for  communication  between  sensors  and  actuators  in  home  automation  systems.  1.   ele aciona seu  enchimento.  da eletrônica e das tecnologias da informação no ambiente residencial.  Ao  detectar  que  entramos  em  casa  o  sistema  aciona  o  ar­  condicionado  na  temperatura  comumente  utilizada  por  nós.  com o sistema de abertura de porta biométrico.objetivos fundamentais são de oferecer conforto e segurança.  ao  apertarmos apenas uma tecla no controle remoto universal do sistema.  com  isso. baixar e subir persianas.  Esse pequeno exemplo não é coisa de filme futurista. som e home theater. o mesmo ativará o modo  home  theater  de  nossa  sala.  ligar  TV. ligar e desligar luzes  em horários programados.A.  2. apenas precisamos colocar o dedo  polegar  no  leitor  biométrico  instalado  na  fechadura  de  nossa  porta. que visa  sempre à diminuição dos gastos excessivos.  diminuindo  a  luminosidade  e  ligando  nosso  equipamento de som.  como  também  suas  principais  características. e que teremos que descer até a garagem para buscá­la.  assim.  e  oferecer  uma  vasta  gama  de  aplicações  nas  áreas  da  segurança. 2007).  conforto. nossa  vontade  é  chegar  em  casa  e  apenas  relaxar. já se pode obter isso  e muito mais com um sistema domótico implantado em sua residência.  liga  a  TV  no  canal  que  sempre  assistimos  nesse  horário  e  acende  as  luzes.  o  item  5  consiste  nas  considerações  finais  a  respeito  do  tema  em  questão e o item 6 contém todas as referências utilizadas nesse artigo.  EIB  e  o  LonWorks.  A Domótica e sua definição  Uma definição mais atual da domótica é a de que esta é a utilização simultânea da eletricidade.  fechando  persianas. e em alguns casos.  O artigo se divide da seguinte forma: No item 2.  ganhou em .  descreveremos  os  protocolos  de  comunicação  X10. Após  o  banho. e fará um comparativo entre elas; no item 4.  porém  ao  chegar  na  nossa  porta.  local  ou  remota. permitindo realizar a sua  gestão. (Inteligência Artificial). utilizando­se da I. tudo isso é conseguido aplicando­  se mecanismos automáticos. Isso  não é necessário se tivermos um sistema domótico em casa. serão discutidos os conceitos de domótica e sua  aplicabilidade; o item 3 explanará suas arquiteturas.  com  esse  simples  gesto. percebemos que  deixamos as chaves dentro do carro. comunicações e gestão de energia (Mariotoni; Andrade.  Um exemplo do que a domótica é capaz: Após um dia cansativo e estressante de trabalho.  O  sistema  domótico  armazena  as  operações  mais  corriqueiras  do  usuário.  Os  sistemas  domóticos  proporcionam aos  usuários  um  grande  número  de  funcionalidades. teremos  a  porta  aberta. Outro fator  bastante importante e atraente na domótica é a gestão do consumo de energia elétrica. vimos no exemplo que o  proprietário ganhou em segurança. por  exemplo.  ele  já  pode  deduzir  que  iremos  utilizar  a  banheira  de  hidromassagem na temperatura desejada. entre muitas outras possibilidades. ajustar a temperatura ambiente.   sensores  de  movimento.  apresentação  WEB.  conhecida  também  como  domótica  inteligente  (Eng  et  al.  trata  a  automação  de  residências  a  partir  de  dispositivos.  A domótica baseada  na arquitetura  ABC (Arquitetura Baseada  em Comportamento).  de  modo que. Com o uso de protocolos específicos.  Um  dos  trabalhos  de  pesquisa  que  foca  em  domótica  inteligente  é  o  do  MIT  Artificial  Intelligence Lab (http://www.  difusão.  No  início. dispositivos biométricos.  e ainda ganhou em flexibilidade e modularidade  e  com  a  redução  do  custo  do  hardware.  Com  a  popularização  da  internet.  os habitantes  da  residência  não tenham que se  adaptar ao sistema  nem precisar  configurá­lo fazendo com que o mesmo funcione de acordo com as necessidades dos usuários.  Ar quitetur as  A  domótica  está  dividida  em  dois  tipos  de  arquiteturas.  A  domótica  que  utiliza  a  arquitetura  ABA  (Arquitetura  Baseada  em  Automação).  3.  2002).  conhecida  como  domótica  estática  e  a  ABC  (Arquitetura  Baseada  em  Comportamento).  chamada  de  “Domótica  Inteligente”  (entende­se por  domótica  inteligente  o  processo  de  automação  que  incorpore  algum  mecanismo  automático  de  tomada  de  decisão  baseada  em  técnicas  de  Inteligência  Artificial  (Michell.  ABA  (Arquitetura  Baseada  em  Automação).  Porém  a  alguns  anos  o custo dos  equipamentos  vem  diminuindo.  que integra teoria e aplicação (Brooks.  GPRS  ou  EDGE)  com  tecnologias  de  controle  de  dados  accessíveis  e  padronizados  para  ajudar  a  impulsionar a domótica.  os  equipamentos  eram  bastante  custosos  e  a  mão  de  obra  especializada  era  difícil.  como  controles  remotos.  essa  segunda.csail.  1997))  utiliza  algoritmos  como  o  ID3.conforto com as inúmeras facilidades obtidas e ganhou em economia com a gerência de energia  eficiente. a domótica  tornou­se mais  fácil de utilizar e implantar.  novos  produtos  são  lançados  aumentando  as  possibilidades.  com  isso  é  possível  construir  sensores  e  atuadores  para  implementar uma arquitetura descentralizada. Tal  trabalho  é  restrito  a  uma  sala  de  reuniões  onde  o  sistema  de  domótica  inteligente  ajuda  as  pessoas atingirem seus objetivos.  o  qual  veremos  mais  detalhes nesse tópico.mit.  era  bastante  caro  e  difícil  implantar  um  sistema  domótico. utilizando para isto reconhecimento de fala e percepção visual  (visão computacional). . Todos esses ajustados e configurados pelos seus usuários. 1997).  novos  fabricantes  têm  surgido  e  lançado  novos  produtos  e  serviços  que  unem  o  melhor  da  internet  (baixo  custo.edu/).  sendo escolhido para ser a raiz de uma Árvore de Decisão.  Um  exemplo  dessas  instâncias  pode  ser  “persiana”  onde  seus  atributos  seriam  “aberta”.  3.  O melhor ganho de uma instância significa que a mesma pode dividir o conjunto de treinamento  em  subconjuntos  mais  homogêneos  do  que  outras  instâncias  que  possuem  valor  de  ganho  menor. o atributo de menor entropia é o que possui maior quantidade de  informação. utiliza para criar a árvore de decisão uma fórmula que calcula a entropia de um conjunto  de treinamento  considerado (entende­se  por  “entropia” a  grandeza termodinâmica que  mede  a  parte de energia que não pode ser transformada em trabalho). Essa modificação é feita por diálogos com os visitantes. 1997) é uma técnica de aprendizado que consiste na indução de uma  descrição geral a partir de um conjunto de exemplos. Com isso o ID3 consegue decidir quais serão os nós e a raiz da árvore de decisão. A entropia mede a quantidade de  informação contida em um atributo.  Sendo  um  dos  algoritmos  mais  simples  que  generalizam  regras  no  formato  de  uma  árvore  de  decisão. chamado de conjunto de treinamento. no ID3 cada regra é um conjunto de instâncias.  “descer”.  onde  seus atributos seriam “manhã”.1 O algoritmo ID3  O algoritmo ID3 (Michell.2 Sistema ABC  O ID3 aplicado ao sistema de automação implica nas seguintes definições:  Conjunto  de  Treinamento:  Cada  conjunto  de  treinamento  no  sistema  ID3  representará  um  atuador do sistema de automação.  “fechada”.Já  o  sistema  Ada  (Eng  et  al. “tarde” e “noite”. porém mais homogêneos. Portanto. da melhor  maneira  possível.  2002)  foca  em  um  outro  paradigma  de  domótica  inteligente.  O  objetivo  do  sistema  Ada  é  modificar  dinamicamente  o  ambiente  de  modo  a  melhorar  sua  funcionalidade e qualidade. é possível determinar o quanto há de exemplos para cada atributo de resposta.  O ID3.  O  sistema  trata  o  ambiente  como  um  organismo  artificial  que  possui  estados  emocionais. Quanto menor for a entropia de um atributo.  O ID3 classifica cada atributo de cada instância relacionando com cada atributo da resposta.  O  “tempo”  também  pode  ser  outro  exemplo  de  instância. menor será o  seu grau de incerteza. que possui certos atributos discretos.  o  conjunto  de  treinamento  inicial  em  outros  conjuntos  de  treinamento  menores.  Com esse cálculo. .  “subir”.  O  sistema deve escolher um atributo como raiz da árvore de decisão que possa separar.  3.   Sensores  e  um  Banco  de  regras  criado  pelo  ID3. Como exemplos de  protocolos de comunicação temos o X­10 (o mais antigo e usado no mundo inteiro).  O  sistema  ABC.  Protocolos de Comunicação  Os protocolos  de comunicação são a linguagem que permite que os  diversos  elementos  de  um  sistema domótico (sensores e atuadores) se comuniquem e que se entendam.  normalmente são geridos por uma instituição ou associação. .Resposta:  Cada  atributo  de resposta  de  um  conjunto  de  treinamento  no  sistema  ID3  será  um  estado do atuador cujo conjunto de treinamento representa. como é o caso da EIBA (European  Installation Bus Association) que responde em tudo o que diz respeito ao protocolo EIB ou pela  Associação  de  Fabricantes  Lonmark  que  realiza  o  mesmo  em  relação  ao  protocolo  Lonworks  (António Roque.: Luminosidade e Temperatura externa.  conforme Figura 1.  consiste  em  Atuadores.  4.  Figur a 1: O sistema ABC.  Todos  estes  protocolos  de  comunicação  tornaram­se  verdadeiros  padrões.com).  Ex. www.  Já os sensores do grupo sensores2 agem sem a interferência humana.  Instâncias  e  atr ibutos:  Cada  sensor  de  um  sistema  de  automação  é  uma  instância  cujos  atributos formam o status deste sensor.  Na  figura  acima. o EIB e o  LonWorks.  Ex.: interruptor luz e interruptor Ar­condicionado.  os  sensores1  formam  o  grupo  de  sensores  que  agem  diretamente  com  os  atuadores e que podem sofrer interferência humana em seu status.acasainteligente. 4.  O  protocolo  X­10.  O EIB possui uma arquitetura descentralizada.3 O Pr otocolo LonWorks .  4.  ou  seja.htm). Ao  usar as  linhas  elétricas  da residência.2 O Pr otocolo EIB (Eur opean Installation Bus)  O EIB é um protocolo  de  comunicação  desenvolvido  por  um  conjunto  de  empresas líderes  no  Mercado  Europeu  de  material  elétrico  com  o  objetivo  declarado  de  criar  um  sistema  que  constitua uma barreira às importações de produtos e sistemas semelhantes que estavam e estão  sendo produzidos nos mercados Japonês e dos Estados Unidos onde estas tecnologias possuem  um grau de maturidade superior ao produzido na Europa. Foi desenvolvido entre 1976  e 1978 com o objetivo de transmitir dados por linhas de baixa tensão (110V nos EUA e 230V na  Europa)  a  muito  baixa  velocidade  (60  bps  no  EUA  e  50  bps  na  Europa)  e  com  custos  muito  baixos. os circuitos integrados que  implementam o X­10 não tem royalties (http://albt. Assim  sendo. os  produtos  X­10  têm  um  preço  muito  competitivo  sendo  líder  no  mercado  residencial  Norte­  Americano  com  as  instalações  a  serem  realizadas  por  eletricistas  sem  conhecimentos  de  automação ou informática ou até pelos próprios utilizadores.  qualquer  fabricante  pode  produzir  dispositivos X­10 e oferecê­los ao público sem pagamento de taxas relativas a patentes.  teve  sua  patente  expirada.com/x10.  O objetivo era criar um padrão Europeu que permita a comunicação entre todos os dispositivos  de uma instalação.  não se torna  necessário ter  novos  cabos  para  ligar os dispositivos. esteja ela numa casa ou num edifício de escritórios.  o  que  permite  distribuir  a  inteligência  entre  os  sensores  e  atuadores  instalados.  O EIB transmite dados através de cabo telefônico. sinal de radiofreqüência e  por infravermelho. e ao contrário do que sucede com a firma Echelon Corporation e o seu Neuron Chip que  implementa o Lonworks e que tem uma filosofia muito aproximada.1 O protocolo X10  O X­10 é o protocolo mais antigo usado nas aplicações domóticas.  redes Ethernet.tripod.  4.  Graças ao seu amadurecimento (mais de 20 anos no mercado) e à tecnologia implementada. Ele define uma relação elemento – a – elemento  entre  os  dispositivos.   5. Carlos José G.pdf  >.  Os  protocolos  responsáveis  por  tornar  possível  a  comunicação  entre  atuadores  e  sensores  foram  mostrados de forma clara e objetiva neste artigo.  os  dispositivos  LonWorks  não  têm  tido  grande  implementação  nas  casas.A Echelon Corporation apresentou a tecnologia LonWorks no ano 1992 e desde então múltiplas  empresas  têm  vindo  a  usar  para  implementar  redes  de  controle  distribuídas  e  automatizadas.  Refer ências ·  Marcelo Takiuchi. Devido  ao  seu  custo. Um ambiente de Avaliação de Algoritmos de Aprendizado de Máquina  utilizando exemplos.  Segundo a Echelon. Universidade de São Paulo. G.  que  permite  distribuir  a  inteligência entre os sensores  e os atuadores instalados e que cobre desde o nível físico até ao  nível de aplicação a maioria dos projetos de redes de controle. o que permite reduzir os custos e aumentar a  flexibilidade da aplicação de controle distribuída. o LonWorks é um sistema aberto a qualquer fabricante que queira usar esta  tecnologia sem depender de sistemas proprietários.  Apesar de estar desenhada para cobrir todos os requisitos da maioria das aplicações de controle.  conhecido  como  domótica.  Considerações finais  Este  artigo  visou  apresentar  o  modelo  de  um  sistema  de  automação  predial  e  residencial.  deve­se  a  que  desde  a  origem  oferecem  uma  solução  com  arquitetura  descentralizada.E..  que  adapta  e  remodela  suas  regras  conforme  o  comportamento  do  habitante  (usuário)  do  sistema  ou  por  meio  da  interação  do  próprio  usuário. São Carlos. Domótica Inteligente: Automação  Baseada Em Comportamento  Disponível em:  < http://www.  (1997) ·  Ferreira. ·  Batista.br/~flaviot/pub_arquivos/cba2004_Final.fei.  O êxito que o LonWorks tem tido em aplicações profissionais nas quais importa muito mais a  confiabilidade  e  a  robustez  que  o  preço  em  si.  sobretudo porque existem outras tecnologias com funcionalidades iguais e muito mais baratas. 2009.  extremo­a­extremo. hotéis e indústrias. Dissertação (mestrado). e  como implementam  o conceito de  domótica  inteligente  aplicando  técnicas  de  inteligência  artificial  através  do  algoritmo  ID3. Acesso em: 14  nov.  6. Érica Melo E Flavio Tonidandel.  Disponível em: . Automação Residencial Com Domótica.edu.  Apresentamos  também as arquiteturas  existentes  e como elas  funcionam.  só tem tido êxito a sua implementação em edifícios administrativos.  Acesso em: 06 nov.html>.artigonal. .< http://www.2009.com/destinos­de­viagem­artigos/automacao­residencial­  domotica­369823.
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