Domòtica.Radu Orghidan ([email protected])5è Eng. Inf. Universitat de Girona
Contenido
IntroducciónFunciones EstructuraX-10EIBKNXOtros protocolosGestiónConclusiones
El término domótica proviene de la unión de las palabras
- domus (que significa casa en latín)
- robótica (de robota, que significa esclavo, sirviente en checo).
Se entiende por domótica el conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza de cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar.
Se podría definir como la integración de la tecnología en el diseño inteligente de un recinto.
Introducción
Aplicaciones
Los servicios que ofrece la domótica se pueden agrupar según cuatro aspectos principales:
• En el ámbito del ahorro energético
• En el ámbito del nivel de confort
• En el ámbito de la protección patrimonial
• En el ámbito de las comunicaciones
Introducción
Aplicaciones
Los servicios que ofrece la domótica se pueden agrupar según cuatro aspectos principales:
• En el ámbito del ahorro energético• Climatización: programación y zonificación
• Gestión eléctrica:
- Racionalización de cargas eléctricas: desconexión de equipos de uso no prioritario. Reduce la potencia contratada.
- Gestión de tarifas, derivando el funcionamiento de algunos aparatos a horas de tarifa reducida.
• Uso de energías renovables
• En el ámbito del nivel de confort• En el ámbito de la protección patrimonial• En el ámbito de las comunicaciones
Introducción
Aplicaciones
Los servicios que ofrece la domótica se pueden agrupar según cuatro aspectos principales:
• En el ámbito del ahorro energético• En el ámbito del nivel de confort
• Iluminación- Apagado general de todas las luces de la vivienda. - Automatización del apagado/ encendido en cada punto de luz. - Regulación de la iluminación según el nivel de luminosidad ambiente.
• Automatización de todos los distintos sistemas/ instalaciones / equipos dotándolos de control eficiente y de fácil manejo. • Integración del portero al teléfono, o del videoportero al televisor. • Control vía Internet. • Gestión Multimedia y del ocio electrónicos • Generación de macros y programas de forma sencilla para el usuario
• En el ámbito de la protección patrimonial• En el ámbito de las comunicaciones
Introducción
Aplicaciones
Los servicios que ofrece la domótica se pueden agrupar según cuatro aspectos principales:
• En el ámbito del ahorro energético• En el ámbito del nivel de confort• En el ámbito de la protección patrimonial
• Simulación de presencia. • Detección de conatos de incendio, fugas de gas, escapes de agua. • Alerta médica. Teleasistencia. • Cerramiento de persianas puntual y seguro. • Acceso a Cámaras IP
• En el ámbito de las comunicaciones
Introducción
Aplicaciones
Los servicios que ofrece la domótica se pueden agrupar según cuatro aspectos principales:
• En el ámbito del ahorro energético• En el ámbito del nivel de confort• En el ámbito de la protección patrimonial• En el ámbito de las comunicaciones
• Ubicuidad en el control tanto externo como interno.• Transmisión de alarmas. • Intercomunicaciones.
Introducción
IntroducciónTipos de consumidores
Público general. Ahorro de tiempo, optimización de consumo energético, mejora de la seguridad, comunicaciones.
Personas con limitaciones físicas (gente mayor) que necesitan asistencia para vivir de manera autónoma.
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
1995 2005 2015 2025 2035 2045 2055Any
Rat
io P
erso
ns d
e 16
-64
a 65
+
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Ass
itènc
iasa
nità
riaU
K (
£B)
Coste asistencia sanitariaLargo termino UK
Las aplicaciones de los servicios que ofrece la domótica se han agrupado en cuatro categorias:
• Ahorro energético
• Confort
• Seguridad (Protección patrimonial )
• Comunicaciones
Funciones
Dispositius iServeisAïllats Rentadora TV, Video,
HiFiTelèfon Llum, aigua, gas,
calefaccó
Satèlit, cable, xarxesde teleco.
Seguretat, protecció
Serveis en línea Telemetria
telemedicina,Tele assitència
LlarIntegrada
Telecom Serveis SensorsBiosensors
Presència,Pols, ECG
Integración de funciones.
Electro. Línea Blanca
Electro.Línea Marró
IntegraciónCoste
Funciones
Funciones: Ahorro energéticoControl
Regulación (seguir una consigna)Programación (cambio de consigna en función de parámetros).Optimización (conseguir un coste mínimo)Seguridad (mal funcionamiento)
ParámetrosPotencia contratada.Tipos de tarifes (electricidad, gas,…)Sistemas de calefacciónGrado de ocupación de espacios.Sistemas de acumulación de agua caliente.Sistemas de control de iluminación y temperatura.
ConceptosPrioridades en la desconexión de cargas Acumuladores de energíaZonificación de los sistemas
Ambiental:Control de la iluminaciónControl de temperatura (calefacción, aire acondicionado).
Control de Automatismos:Accionamiento automático (ventanas, persianas, toldos).Monitorización de sistemas (PC, TV)Distribución de señales audio y videoAccionamiento automático de electrodomèsticos.Accionamiento de riego automàtico (sensor humedad…)
Elementos Auxiliares:Mandos a distanciaTemporizadores
Funciones: Confort
Funciones: Seguridad
Alarmas: Incendio, Inundación, Fugas de gas, etc.Sistemas antihurto:
Sensor de presencia (movimiento, calor)Sensor de ventanas i puertasSensor de rotura de cristalesSimulación de presencia
Control de acceso.Lectores de tarjetas magnéticasTeclados (intro codi)Escáner (retina, voz, imprenta digital,…)Detectores de metales.
Alarmas Médicas: Sistemas asistencialesMonitorización de parámetros médicos
Funciones: Comunicaciones
Comunicaciones de voz (optimizar operadores en función del servicio)
Contestador, buzón de voz ….Transmisión de datos (Internet, Gestión de correo,…)
Transmisión interna entre diferentes sistemas Transmisión a sistemas externos (Internet)
Televisión por cable, pay per view, video ondemand…
EstructuraElementos del sistema:
- Controladores - Sensores - Actuadores
Arquitectura: Arquitectura Centralizada: un controlador centralizado recibe información de múltiples sensores y, una vez procesada, genera las órdenes oportunas para los actuadores. Arquitectura Distribuida: toda la inteligencia del sistema estádistribuida por todos los módulos sean sensores o actuadores. Suele ser típico de los sistemas de cableado en bus, o redes inalámbricas. Arquitectura mixta: sistemas con arquitectura descentralizada en cuanto a que disponen de varios pequeños dispositivos capaces de adquirir y procesar la información de múltiples sensores y transmitirlos al resto de dispositivos distribuidos por la vivienda
EstructuraArquitectura centralizada: Problemas:
Errores de funcionamiento Difícil modificación y ampliación.
Arquitectura distribuida:Necesita medio de transmisión
Corrientes portadorasCable RadiofrecuenciaFibra óptica
Velocidad de comunicaciónTopología de redProtocolo de comunicaciones (estándar, propietario)
Estructura
Diseñocomplejo
ElevadaIntegración
Dependenciadel
Núcleo Central
Más económico
Coste ElevadoElevada Flexibilidad
PocaFlexibilidad
Fácil Instalación
DesventajasVentajasDesventajasVentajas
Sist. de control distribuidoSist. de control centralizado
EstructuraInterfícia con el usuario
Modalidad Accionada por voz (micrófono/altavoces)Visual/Táctil (pantalla táctil).
LocalizaciónCentralizadaMóvil (mando, pda, teléfono o móvil).
EstructuraGestor.
No siempre es necesario.Asegura que se lleven a cabo los ordenes del usuario, notificación de eventos o emergencias.Conoce y gestiona los diferentes recursos.Integración de diferentes tecnologías domóticas.Gestión de la comunicación remota con el sistema.
Clasificación general:
Redes y tecnologías de comunicación entre equipos (estándares EIB, X10, KNX,..)
Arquitecturas de objetes y servicios distribuidos. Aplicaciones que funcionan como a gestores, independientemente de los estándares.
Estructura
Redes y tecnologías de comunicación.Sin estándar establecido.Cableado o inalámbricoPoca interoperatibilidad.
EstructuraMedios de transmisión
Metálico. Corrientes portadores sobre la misma red eléctricaCable de par trenzado Coaxial
Inalámbrico. Radiofrecuencia. Propenso a interferencias electromagnéticas.Infrarrojos. Fotodiodo i fotorreceptor.
Características que hay que considerarDisponibilidadPrivacidad y seguridadCostes de instalaciónFlexibilidad
EstructuraTopología
ÁrbolEstructura jerárquicaFácil de añadir nuevas hojas.
EstrellaEquipos conectados a un nodo central.
AnillaDos caminos para enviar la información
BusCompartir la línea.
Tecnologías y estándares
X-10: EE.UU finales de los 70.
EHS (European Home System):1992 Unión Europea.
EIB (European Installation Bus)
BatiBUS
KONNEX: EHS + EIB + BatiBUS
BIODOM: desarrollado por españoles. Basado en el standardEHS.
X-10
X10 es un protocolo de comunicaciones para el control remoto de dispositivos eléctricos.
Utiliza la línea eléctrica (220V o 110V) para transmitir señales de control entre equipos de automatización del hogar en formato digital.
X-10
Pico Electronics, ltd. (Escocia, 1976 i 1979). Sistema descentralizado, se puede configurar, no programar.Flexible i fácil de utilizarMuy modular y escalableBajo costeEstándar anticuado, poca velocidad, no apto para algunas aplicaciones.Adoptado para soluciones rápidas i fáciles en domótica.
X-10
Protocolo:@ de 256 dispositius
16 grups de direccions (housecodes)16 d’individuals (unit codes).
Control strings: comandos de tipo encendido, apagado, aumentar, reducir, todo encedido, todo apagado.BroadcastControl de errores
X-10
Sincronismo: paso por 0 Transmissión
Header:
Code
Dispositivos: enviar, recibir, enviar & rebre
ExtendedStandard
FunctionAddress
1Sync
Nombre de Dims (0..22)
01234567
FunctionHousecode
Device CodeHousecode
01234567
X-10
110016P
010015O
100014N
000013M
101112L
001111K
111110J
01119I
11018H
01017G
10016F
00015E
10104D
00103C
11102B
01101A
Binary ValueDevice CodeHousecode
1111Status Request
1110Status Off
1101Status On
1100Extended Data Transfer
1011Pre-set Dim (2)
1010Pre-set Dim (1)
1001Hail Acknowledge
1000Hail Request
0111Extended Code
0110All Lights Off
0101Bright
0100Dim
0011Off
0010On
0001All Lights On
0000All Units Off
Binary ValueFunction
X-10
http://www.smarthome.com/aboutx10.html
X-10
http://www.automatedliving.com/
Home Automated Living
http://www.lartec.es
EIB
El Bus de Instalación Europeo (EIB o EIBus) es un sistema de domótica basado en un Bus de datos.
A diferencia de X10, que utiliza la red eléctrica, el EIB utiliza su propio cableado, con lo cual se ha de proceder a instalar las conducciones adecuadas en el hogar para el sistema.
EIB
Sistema estándar Europeo, fabricado por Siemens, Bosch.Estructurado en niveles (OSI) Descentralizado, una única línea de bus.Comunicación punto a punto.Medios
TP, twisted pair (9600 bps). Par trenzado (dificultad de modificación).PL, power line (24000 bps en 220V/50Hz)EIB .net (Ethernet 10 Mbits)Radio frequency (1998)Infrared (1999).
Tres partes:Unidad de acoplado al bus (BCU, Bus Coupling Unit )Modulo de la aplicación (AMAplicación Module)Programa de la aplicació (APApplication Program).
Sensores: AM -> BCU -> Bus EIB
Actuadores: Bus EIB -> BCU -> AM
EIB. Dispositivos
La topología de línea es libreLa unidad mas pequeña es la línea, permite conectar hasta 64 dispositivosLas líneas se agrupan en àreas, se componen de 15 líneas secundarias que se conectan a una principal (15*64=960 dispositivos).El backbone agrupa hasta 15 àreas (màx 14.440 dispositivos)
EIB. Topología
Desde 1999 la Konnex Association ha fusionado este bus con otros dos existentes en el mercado Europeo (BatiBUS y EHS), dando lugar a KNX que se establece como bus estándard Europeo.
EIBAEuropean Installation Bus
Association
BCiBatibus Club International
EHSAEuropean Home System
Association Association founded 14 April 1999
BCi:Delta DoreSchneider
SBT
EHSA:BoschEdF
Electrolux
KNX
KNX AssociationOne StandardCommon SystemplattformMultivendor-MarketOne Logo (Product Interworking)Common Markteting / communication
EIBA:HagerMerten
Siemens
EngineeringTool Software
TP
ETS
. . .
S-Mode E-Mode A-Mode
EIB - conform
PL RF IR Ethernet
TP = Twisted Pair PL = Powerline RF = Radio IR= Infrarot
KNX
Configuration
Systembasis
Media
Pro
ject
siz
e
Functionality
E-mode•Configurable•Easy configuration tool• limlited functionality•Basic trained Professionals
A-mode•Automatic Configuration•White and Brown goods
KNX - StandardS-mode•Free programmable•Based on common SW Tools•High Functionality•Trained Professionals
KNX
KNX
Networkprovider
Content-Provider
Lighting Shutter Room-temp.
EnergyManage-
mentSecurityEIB EIBHVACWhite
GoodsAudio/Video
Building
Requirements for horizontal andvertical Integration:
Network infrastructurecommunicatable Productsintegrated Tools
KN
X A
ssoc
iatio
n M
embe
rs
KNX KNX KNX KNX KNX KNX
EIB startKNX extension KNX extension
Otros protocolos
Altres Protocols
Hometronic – Honeywell
Wireless (400 MHz)
Topología centralizada
Rango de 30 a 100 metros.
Seguridad entre emisora/receptor
Control de iluminación, climatización, electro válvulas, on/off
Altres Protocols
HAViInterconnexión de dispositivos audio i videoPlug and Play, distribuido.Único cable, Firewire IEEE 1394.
Altres Protocols
ElectromedicinaConnexió USB, RS-232, Bluetooth.Capacitat d’integració amb estàndardsmèdics (DICOM,...).
Gestión
Gestió
Gestor.No siempre es necessario.Asegura que se lleven a cabo los ordenes del usuario, notifica eventis o emergencias.Conoce y i gestiona los diferentes recursosdomòticos.Integración de diferentes tecnologiasdomòticas.Gestión de la comunicación remota con el sistema domòtico.
Gestión www.upnp.org
802.11
PowerLine
Internet
HomePNA*
Bluetooth**
1394
Complex networking! Powerful, Invisible networking!
UPnP Network
Internet
UPnP.Integración de dispositivos de diferentes tiposDispositivos PnP i adaptadores a PnP.Permite el acceso a la red red de dispositivosConfiguración automática.
Gestió.
OSGI. Open Service Gateway Initiative.Integración de protocolos domòticos.Acceso de los dispositivos a red exteriorGestión de accéso, BBDD i usuarios.
OSGIUPnP
WAPWeb
services
InternetInternet
Recursos externs
Interfícies usuari
ExemplesSimon. Simon Vit@ (LonWorks).
ConclusionsMercat per la domòtica?
Tecnologia desenvolupadaPoca implantacióNecessitat de legislació?
Domòtica...
Per saber-ne més...
www.konnex.orgwww.eiba.orgwww.hogardigital.comwww.x10.com