Domòtica.

Domòtica.
Radu Orghidan ([email protected])
5è Eng. Inf. Universitat de Girona
Contenido
Introducción
„ Funciones
„ Estructura
„ X-10
„ EIB
„ KNX
„ Otros protocolos
„ Gestión
„ Conclusiones
„
Introducción
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
En
En
En
el
el
el
el
ámbito
ámbito
ámbito
ámbito
del ahorro energético
del nivel de confort
de la protección patrimonial
de las comunicaciones
• Ubicuidad en el control tanto externo como interno.
• Transmisión de alarmas.
• Intercomunicaciones.
Introducción
Tipos 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.
50
Ratio Persons de 16-64 a 65+
4.5
Coste asistencia sanitaria
Largo termino UK
4.0
45
40
35
3.5
30
3.0
25
20
2.5
15
2.0
1995
10
2005
2015
2025
Any
2035
2045
2055
Assitència sanitària UK (£B)
„
Funciones
Las aplicaciones de los servicios que ofrece la domótica se han
agrupado en cuatro categorias:
• Ahorro energético
• Confort
• Seguridad (Protección patrimonial )
• Comunicaciones
Funciones
„ Integración
de funciones.
Llar
Integrada
telemedicina,
Tele assitència
Integración
Coste
Serveis en línea
Dispositius i
Serveis
Aïllats Rentadora
Electro.
Línea Blanca
Satèlit, cable, xarxes
de teleco.
TV, Video,
HiFi
Electro.
Línea Marró
Telemetria
Seguretat,
protecció
Telèfon Llum, aigua, gas, Presència,
calefaccó
Pols, ECG
Telecom
Serveis
Sensors
Biosensors
Funciones: Ahorro energético
„
Control
„
„
„
„
„
Parámetros
„
„
„
„
„
„
„
Regulación (seguir una consigna)
Programación (cambio de consigna en función de
parámetros).
Optimización (conseguir un coste mínimo)
Seguridad (mal funcionamiento)
Potencia contratada.
Tipos de tarifes (electricidad, gas,…)
Sistemas de calefacción
Grado de ocupación de espacios.
Sistemas de acumulación de agua caliente.
Sistemas de control de iluminación y temperatura.
Conceptos
„
„
„
Prioridades en la desconexión de cargas
Acumuladores de energía
Zonificación de los sistemas
Funciones: Confort
„
Ambiental:
„
„
„
Control de Automatismos:
„
„
„
„
„
„
Control de la iluminación
Control de temperatura (calefacción, aire
acondicionado).
Accionamiento automático (ventanas, persianas,
toldos).
Monitorización de sistemas (PC, TV)
Distribución de señales audio y video
Accionamiento automático de electrodomèsticos.
Accionamiento de riego automàtico (sensor humedad…)
Elementos Auxiliares:
„
„
Mandos a distancia
Temporizadores
Funciones: Seguridad
„
„
„
„
Alarmas: Incendio, Inundación, Fugas de gas, etc.
Sistemas antihurto:
„ Sensor de presencia (movimiento, calor)
„ Sensor de ventanas i puertas
„ Sensor de rotura de cristales
„ Simulación de presencia
Control de acceso.
„ Lectores de tarjetas magnéticas
„ Teclados (intro codi)
„ Escáner (retina, voz, imprenta digital,…)
„ Detectores de metales.
Alarmas Médicas:
„ Sistemas asistenciales
„ Monitorización 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 on
demand…
Estructura
„
Elementos 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 está
distribuida 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
Estructura
Arquitectura centralizada:
Problemas:
„
„
Errores de funcionamiento
Difícil modificación y ampliación.
Arquitectura distribuida:
„
„
„
„
Necesita medio de transmisión
„ Corrientes portadoras
„ Cable
„ Radiofrecuencia
„ Fibra óptica
Velocidad de comunicación
Topología de red
Protocolo de comunicaciones (estándar, propietario)
Estructura
Sist. de control
centralizado
Sist. de control
distribuido
Ventajas
Desventajas
Ventajas
Desventajas
Fácil
Instalación
Poca
Flexibilidad
Elevada
Flexibilidad
Coste Elevado
Más
económico
Dependencia
del
Núcleo
Central
Elevada
Integración
Diseño
complejo
Estructura
„
Interfícia con el usuario
„ Modalidad
„
„
„
Accionada por voz (micrófono/altavoces)
Visual/Táctil (pantalla táctil).
Localización
„
„
Centralizada
Móvil (mando, pda, teléfono o móvil).
Estructura
„
Gestor.
„
„
„
„
„
„
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 inalámbrico
„ Poca interoperatibilidad.
„
Estructura
Medios de transmisión
„ Metálico.
„
„
„
„
Inalámbrico.
„
„
„
Corrientes portadores sobre la misma red eléctrica
Cable de par trenzado
Coaxial
Radiofrecuencia. Propenso a interferencias
electromagnéticas.
Infrarrojos. Fotodiodo i fotorreceptor.
Características que hay que considerar
„
„
„
„
Disponibilidad
Privacidad y seguridad
Costes de instalación
Flexibilidad
Estructura
Topología
„
Árbol
„
„
„
Estrella
„
„
Equipos conectados a un nodo central.
Anilla
„
„
Estructura jerárquica
Fácil de añadir nuevas hojas.
Dos caminos para enviar la información
Bus
„
Compartir la línea.
Tecnologías y estándares
„
X-10: EE.UU finales de los 70.
„
EHS (European Home System):
„
EIB (European Installation Bus)
„
BatiBUS
„
KONNEX: EHS + EIB + BatiBUS
„
BIODOM: desarrollado por
1992 Unión Europea.
españoles. Basado en el standard
EHS.
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 utilizar
Muy modular y escalable
Bajo coste
Estándar 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.
„ Broadcast
„ Control de errores
„
X-10
Sincronismo: paso por 0
„ Transmissión
„
„
Header:
7
6
5
4
3
Nombre de Dims (0..22)
„
Code
7
„
6
5
4
3
2
1
0
1
Sync
Function
Address
Extended
Standard
2
1
Housecode
Device Code
Housecode
Function
0
Dispositivos: enviar, recibir, enviar &
rebre
X-10
Function
Binary Value
Housecode
Device Code
Binary Value
All Units Off
0000
A
1
0110
All Lights On
0001
B
2
1110
On
0010
C
3
0010
Off
0011
D
4
1010
Dim
0100
E
5
0001
Bright
0101
F
6
1001
All Lights Off
0110
G
7
0101
Extended Code
0111
H
8
1101
Hail Request
1000
I
9
0111
Hail Acknowledge
1001
J
10
1111
Pre-set Dim (1)
1010
K
11
0011
Pre-set Dim (2)
1011
L
12
1011
Extended Data Transfer
1100
M
13
0000
Status On
1101
N
14
1000
Status Off
1110
O
15
0100
Status Request
1111
P
16
1100
X-10
http://www.smarthome.com/aboutx10.html
X-10
Home Automated Living
http://www.automatedliving.com/
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).
EIB. Dispositivos
„
Tres partes:
„
„
„
„
Sensores:
„
„
Unidad de acoplado al bus
(BCU, Bus Coupling Unit )
Modulo de la aplicación (AM
Aplicación Module)
Programa de la aplicació (AP
Application Program).
AM -> BCU -> Bus EIB
Actuadores:
„
Bus EIB -> BCU -> AM
EIB. Topología
„
„
„
„
La topología de línea es libre
La unidad mas pequeña es la línea, permite conectar hasta 64
dispositivos
Las 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)
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.
KNX
EIBA
European Installation Bus
Association
KNX Association
„
„
„
„
BCi
Batibus Club International
EHSA
European Home System
Association
„
One Standard
Common Systemplattform
Multivendor-Market
One Logo (Product Interworking)
Common Markteting / communication
Association founded 14 April 1999
BCi:
Delta Dore
Schneider
SBT
EHSA:
Bosch
EdF
Electrolux
EIBA:
Hager
Merten
Siemens
KNX
Configuration
S-Mode
Systembasis
E-Mode
A-Mode
E
T
S
EIB - conform
Engineering
Tool
Software
Media
TP
PL
TP = Twisted Pair
RF
PL = Powerline
IR
Ethernet . . .
RF = Radio
IR= Infrarot
KNX
S-mode
d
r
a
d
Project size
n
a
t
S
X
KN
E-mode
• Free programmable
• Based on common SW Tools
• High Functionality
• Trained Professionals
• Configurable
• Easy configuration tool
• limlited functionality
• Basic trained Professionals
A-mode
• Automatic Configuration
• White and Brown goods
Functionality
KNX Association
Members
KNX
Content-Provider
Networkprovider
Requirements for horizontal and
vertical Integration:
9 Network infrastructure
9 communicatable Products
9 integrated Tools
Building
White
Goods
HVAC
KNX extension
KNX
KNX
KNX
Lighting Shutter
EIB
Roomtemp.
Energy
Manage- EIB Security
ment
KNX extension
EIB start
KNX
Audio/
Video
KNX
KNX
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
„
HAVi
Interconnexión de dispositivos audio i
video
„ Plug and Play, distribuido.
„ Único cable, Firewire IEEE 1394.
„
Altres Protocols
„
Electromedicina
Connexió USB, RS-232, Bluetooth.
„ Capacitat d’integració amb estàndards
mèdics (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 recursos
domòticos.
„ Integración de diferentes tecnologias
domòticas.
„ Gestión de la comunicación remota con el
sistema domòtico.
„
Gestión
„
UPnP.
„
„
„
„
www.upnp.org
Integración de dispositivos de diferentes tipos
Dispositivos PnP i adaptadores a PnP.
Permite el acceso a la red red de dispositivos
Configuración automática.
Powerful, Invisible networking!
Complex networking!
Internet
Internet
*
HomePNA
U
Pn
P
PowerLine
802.11
1394
Bluetooth*
N
et
w
or
k
Gestió.
„
OSGI. Open Service Gateway Initiative.
Integración de protocolos domòticos.
„ Acceso de los dispositivos a red exterior
„ Gestión de accéso, BBDD i usuarios.
„
Interfícies usuari
Internet
Internet
WAP
Web
services
OSGIUPnP
Recursos externs
Exemples
„
Simon. Simon Vit@ (LonWorks).
Conclusions
„
Mercat per la domòtica?
„ Tecnologia
desenvolupada
„ Poca implantació
„ Necessitat de legislació?
Domòtica...
„
„
„
„
„
Per saber-ne més...
www.konnex.org
www.eiba.org
www.hogardigital.com
www.x10.com