automacao_residencial_e_predial2_final.pdf
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AUTOMAO
Automao Residencial e
Predial II
RESIDENCIAL
007AR
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SUMRIO
I. Automao Residencial ............................................................................. 03
II. Funes do Sistema de Automao Residencial .................................... 04
III. Algumas Respostas .................................................................................. 06
IV. Padres de Comunicao Predial ........................................................... 08
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Padres para Automao Residencial e Predial
1. Automao Residencial
Em uma residncia, seja uma casa independente ou um apartamento, podem
existir vrios graus de automao;
A DOMTICA a disciplina que se ocupa em estudar e aplicar solues
tecnolgicas para automatizar certas operaes ou seqncias de aes executadas
em um ambiente domstico;
Algumas dessas solues j so aplicadas de modo autnomo como por
exemplo alarme contra intruso, irrigao automtica de jardins, comandos de
abertura e fechamento de persianas, controle de iluminao interna/externa, controle
de portes e portas de acesso externas, controle de climatizao, entre outros;
possvel, no entanto, integrar um sistema de comunicao pelo qual todas
essas solues autnomas possam conversar com um sistema de comando e
superviso de todo o sistema;
A esse sistema da-se o nome de CABEAMENTO
1.1. ESTRUTURADO.
A idia de uma casa inteligente pode ser associada de um lugar onde tudo
acontece automaticamente, como se os aparelhos eletrnicos tivessem vontade
prpria. Felizmente no assim, pois a automao prope que as coisas obedeam
ao desejo dos moradores e sejam aliadas do conforto das moradias;
Seus conceitos j esto sendo implantados em milhares de residncias,
sem que nada nem ningum possa ou queira se opor;
Facilidades como acesso a Internet do sof da sala; cinema em casa com
controle integrado, qualidade de imagem em teles retrteis e de som iguais aos
cinemas mais modernos, sistemas de segurana inteligentes vinculando alarmes e
imagens, controle local ou remoto de todos os equipamentos da casa inclusive
eletrodomsticos em rede, e outros at onde nossa criatividade permitir
Neste sentido hoje todos os novos empreendimentos nesta rea, sejam casa
ou apartamentos, j apregoam instalaes de Home Theater, Internet em casa,
sistemas de segurana com CFTV, etc.
necessrio, porm um projeto detalhado que permita a perfeita integrao
de todos estes servios;
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1.2. Viso Tecnolgica
Os itens mnimos a serem analisados em uma residncia so:
Comunicao;
Segurana;
Entretenimento;
Conforto
1.3. A automao residencial tem por objetivo:
Conforto
Operao eficiente.
Para exemplificar pode-se considerar uma residncia genrica onde ser
utilizado um dos computadores da casa para incorporar o Software de Comando e
de Alarmes;
Ele se comunicar internamente com uma Central de Alarmes, a qual
comandar e supervisionar todas as facilidades de segurana previstas como
controle de iluminao, deteco de fumaa, deteco de vazamento de gas, botes
de pnico nos banheiros, persianas, etc.
H tambm a possibilidade de comando de eletrodomsticos, podendo o
usurio ligar ou desligar os mesmos atravs do sistema;
Os comandos podero ser efetuados por controle remoto, via rdio
freqncia ou infravermelho;
Deve-se prever canais de comunicao adequados para comunicao
externa da central de controle localizada no computador, podendo-se ter a
possibilidade do usurio entrar em sua residncia via telefone celular e efetuar
remotamente qualquer dos comandos disponveis;
Poder ser viabilizado tambm o acesso ao sistema via Internet, de
qualquer computador.
2. Funes do Sistema de Automao Residencial
Comunicao
O sistemas de comunicao so agrupados em trs tipos distintos;
Voz - telefones e interfones;
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Dados - redes de computadores, acesso internet;
Imagem CFTV, TV a Cabo
importante a flexibilidade e a integrao destes trs tipos de sistemas;
Alguma funes que podem ser implementadas:
Unificao dos telefones, interfones e vdeo-porteiros em um nico
aparelho;
Flexibilidade para trocar ramais de telefone por pontos de redes de
computadores;
Integrao dos ramais telefnicos com os computadores para servios de
fax e de acesso Internet;
Integrao das Imagens do CFTV e de Vdeo-porteiros com os
computadores e TVs;
Integrao dos sistemas de TV a Cabo com os computadores;
Integrao do Home Theater com as redes de computadores;
Flexibilidade para adicionar e/ou realocar pontos de TV, telefone e rede.
Segurana
Para os sistemas de segurana existem trs abordagens diferentes, que
podem ser utilizadas concomitantemente:
Uma central de Monitoramento dentro da residncia, atravs de
computadores e dos aparelhos de TV;
Uma central de Monitoramento no Departamento de Segurana do
Condomnio, que cuidar de diversas unidades;
Uma central de Monitoramento nas instalaes de uma empresa de
segurana.
Funes que podero ser implementadas :
Deteco de invaso no permetro do terreno;
Deteco de presena nas proximidades do imvel;
Deteco de invaso dentro do imvel;
Alarmes de emergncia e anti-pnico;
Sistema de vdeo-porteiro;
Sistema de chaves mestradas e/ou controle de acesso eletrnico;
CFTV;
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Monitoramento de crianas e idosos;
Apresentao das imagens nas TVs e nos computadores, inclusive com
acesso via Internet;
Sistema de deteco de incndio.
Entretenimento
O projeto de Home Theater hoje no pode deixar de considerar os avanos
tecnolgicos que interferem com estes ambientes como som, imagem, computao
e telecomunicaes;
Deve-se considerar o alto grau de integrao destas quatro funes;
Os grandes avanos tecnolgicos nas reas de som e vdeo, criou
condies reais de se implementar sistemas de projeo em residncias com
caractersticas e condies operacionais que permitem a colocao de imagem e
som em condies de serem usufrudas em ambientes grandes, por um nmero
significativo de pessoas;
Exemplificando, a integrao dos sistemas de telefonia, segurana e
iluminao permite que o usurio, a um toque em seu controle remoto, ligue o
sistema de projeo com seu filme preferido e automaticamente, seja ajustada a
iluminao mais adequada para a seo. Ao tocar a campainha da pota ou o
telefone a iluminao se acende completamente, o filme pra com uma mensagem
chamando a ateno do espectador que poder ento, com todo o conforto atender
seu visitante ou sua chamada.
Encerrada a interrupo, poder dar o comando para continuar assistindo seu
filme e a iluminao voltar condio anterior.
Conforto
Controle de iluminao via controle remoto e de forma centralizada;
Sistema de dimerizao da iluminao de acordo com a iluminao natural;
Controle inteligente dos sistemas de ar condicionado (climatizao).
3. Algumas Respostas
Neste momento voc deve estar se perguntando acerca de vrios aspectos
que foram discutidos. Para entender melhor:
Quais equipamentos podem ser automatizados?
Segurana: CFTV, alarme, porteiro eletrnico, porto ou porta, deteco e
combate a incndio, deteco de gs.
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udio e Vdeo: Home Theater, TV por assinatura, som ambiente,
distribuio de vdeo e multimdia.
Climatizao: ar condicionado, aquecedor, ventilao.
Informtica: rede domstica, acesso Internet.
Utilidades: persianas, irrigao, aspirao central, bombas de piscina,
Iluminao: funes liga-desliga, dimerizao, cenrios (combinao de
luzes para uma situao)
Eletrodomsticos: Equipamentos ligados rede eltrica
Comunicao: telefone, interfone, caixa postal, central telefnica.
Que benefcios a automao oferece?
Os benefcios variam com cada situao, mas geralmente busca-se a
automao para ter mais segurana, conforto e economia de energia.
Vou ter que lidar com vrios controles remotos?
No, a operao dos equipamentos feita em centrais de comando que
podem ser controles remotos ou painis fixos na parede. Ainda no existe nenhuma
tecnologia que integre todos os dispositivos passveis de automatizao em uma
nica central de comando, mas j possvel gerenciar vrios deles manuseando um
s controle remoto ou painel.
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Posso acionar os equipamentos da rua?
Sim. Se a distncia for pequena (voc est chegando em casa, por
exemplo), um controle remoto permite comandos limitados, como abrir a porta da
garagem, e acender parte da iluminao interna. Pela Internet as opes se ampliam
muito: d para monitorar praticamente todo o sistema de automao, como se o
usurio estivesse operando a central de controle pessoalmente. Pode-se ter ainda o
acionamento a distncia via telefone fixo ou celular, que podem operar cerca de 10
funes.
E quando temos um Apago?
Isso mesmo. No podemos nos esquecer de que todas essas maravilhas
dependem de energia eltrica para funcionar. Por isso, importante ter uma fonte
alternativa de energia, como um no-break ou um gerador, para manter parte da
automao ativada. Da-se preferncia ao sistema de segurana, acesso e telefonia.
Instalar um sistema desse custa caro?
Sim. Porm, o custo depende da infra-estrutura existente e do nvel de
automao que ser implantado.
Exemplos: Um kit para comando das luzes da casa por rdio freqncia
varia de 1,7 a 2 mil dlares. J um sistema de Home Theater completo custa em
torno de 15 mil dlares.
Caso queira instalar um sistema desses, vou precisar reformar minha casa?
Depende. A situao ideal para a automao a fase de construo ou
reforma, onde deve-se criar a infra-estrutura para os cabos que integraro os
equipamentos, comportando as tecnologias disponveis e prevendo as futuras. Em
edificaes prontas, pode-se utilizar os dutos e a fiao eltrica e de telefonia,
instalando novos interruptores e tomadas, que funcionaro como interfaces entre a
central de controle e o equipamento comandado. Porm esse aproveitamento da
estrutura existente limitado. Projetos que envolvam vrios ambientes e
equipamentos exigiro uma reforma para passagem de novos dutos e cabos.
4. Padres de Comunicaes Prediais
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Os Sistemas de Superviso e Controle prediais (SSCP) so a parte dos
edifcios inteligentes que se preocupam com o Gerenciamento do sistema de
utilidades, como na automao residencial;
Estes sistemas tm entre seus principais objetivos:
Centralizao das informaes referentes ao funcionamento dos diversos
sistemas vitais s operaes do edifcio;
A execuo das lgicas de intertravamento necessrias ao controle
automtico dos equipamentos;
A reduo dos custos operacionais e a economia de energia, atravs da
utilizao racional dos recursos disponibilizados;
A comunicao do estado dos sistemas atravs de interface homem-
mquina, visando antecipar os problemas e facilitar a tomada de decises;
Fornecer subsdios para a manuteno preventiva dos diversos
equipamentos;
Aumentar a segurana da instalao, atravs da imediata deteco de
situaes anormais e agilizao das providncias.
As arquiteturas de rede dos SSCP esto organizadas em configuraes
hierrquicas com vrios nveis de controladores e processadores e so
categorizados como mostrados a seguir:
Processadores de gerenciamento;
Controladores de sistema;
Controladores de campo
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O protocolo de comunicao um elemento essencial na configurao dos
SSCP, devido ao volume de dados transferidos de um ponto a outro e
possibilidade dos controladores distribudos terem informaes independentes;
A maioria dos protocolos dos SSCP usa protocolos peer-to-peer em nvel de
gerenciamento e divide o link de comunicao entre todos os controladores;
Cada nvel de controle se comunica com o imediatamente inferior ou com
seu equivalente hierrquico atravs de protocolos especficos de cada fornecedor,
no havendo um nico padro compatvel com todos os fornecedores;
4.1 Atualmente os protocolos de comunicao mais usados no mercado para
SSCP so:
X-10
um protocolo de comunicao para efetuar o controle remoto de
dispositivos eltricos. Foi projetado para a comunicao entre transmissores e
receptores X-10 atravs da fiao da rede eltrica comum de uma casa;
Os mdulos transmissores e receptores so usualmente colocados no lugar
de tomadas e interruptores embora alguns necessitam de caixas eltricas especiais;
Os transmissores enviam comandos simples precedidos pela identificao
do receptor a ser controlado. Cada receptor possui uma identificao e reage
apenas aos comandos endereados a ele;
O receptor mais simples mdulo com um plug (para conectar rede
eltrica), uma tomada eltrica (para ligar o aparelho e poder control-lo) e seletores
para ajustar a identificao do receptor;
O transmissor mais simples uma pequena caixa de controle com botes
que selecionam a unidade a ser controlada e qual funo de controle a ser enviada;
A variedade de produtos no se restringe a apenas estes, incluindo
controles remotos, sistemas de segurana, interfaces para TV e computador e at
para telefone;
O X-10 especifica um total de 256 endereos diferentes: 16 cdigos de
unidade (1-16) para cada um dos 16 cdigos da casa (A-P).
Normalmente um transmissor ajustado para certo cdigo da casa e pode
controlar at 16 cdigos de unidade.
No h restrio de se usar mltiplos transmissores, cada um ajustado para
um cdigo diferente de casa, na mesma fiao;
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Embora o padro X-10 represente uma soluo para automao residencial
que envolva baixo custo e facilidade de instalao (devido a no necessidade de
recabeamento da casa), no preenche todas as necessidades e possui limitaes:
Casas maiores que 185m2 passa a ser um problema para que o protocolo
possa cobrir toda a rea. Os sintomas so o envio e o no recebimento de
comandos ou o acionamento espordico de alguns dispositivos. Como soluo est
a adoo de amplificadores de sinais;
Instalaes com mais de uma fase. Um transmissor instalado em uma fase
pode enviar comandos que nunca cheguem ao receptor que est na outra fase da
casa. Como soluo est a instalao de bridges e amplificadores de sinais;
A maioria dos dispositivos s se comunicam em um sentido, no havendo
feedback;
No pode haver mais de um transmissor ativo ao mesmo tempo;
Alguns aparelhos tais como TVs e equipamentos audio-visuais, podem
possuir um capacitor entre a fase e a terra, para filtrar ruidos de alta freqncia na
alimentao, filtrando tambm os comandos do protocolo (120kHz);
O comando de dimmer no se aplica a lmpadas halgenas e
fluorescentes;
A potncia mnima das lmpadas para atuao de 50W;
No possui outros meios fsicos, tais como par tranado, cabo coaxial, fibra
tica e infravermelho.
CEBus
Consumer Eletronics Bus um conjunto de especificaes baseadas em
uma arquitetura aberta orientada para produtos caseiros e eletrodomsticos;
Suporta os mais variados meios fsicos como fiao eltrica, par tranado,
cabos coaxiais, RF, infravermelho e fibra tica;
Implementa as camadas 1, 2, 3 e 7 do modelo OSI;
Aplicao
Rede
Enlace
Fsico
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As especificaes definem:
O que os produtos baseados em CEBus devem fazer;
Como os dispositivos inteligentes na rede transmitem e recebem
informaes;
Como interligar os produtos domsticos em rede;
Como a fiao caseira pode ser usada para transportar mensagens;
Os requisitos de desempenho mnimos para fiao caseira;
O meio de monitorar utilidades e de interagir com o usurio para reduo do
consumo de energia eltrica.
Cada dispositivo inserido na rede utiliza um chip contendo hardware de
comunicao, linguagem e protocolo;
Embora o CEBus tenha gerado interesse no mercado residencial, o
protocolo no vem conseguindo sucesso em atrair usurios e fabricantes do
mercado de edifcios comerciais
EIB
European Installation BUS um padro desenvolvido pela Siemens e que
atualmente suportado por 85 companhias, conhecidas como EIBA (EIB
Association), com o objetivo de promover o uso tanto do EIB como do EIB estendido,
este uma soluo modular e flexvel que pode ser usada em um ambiente
multifabricante e multifuno;
O EIB utiliza uma topologia flexvel que permite a inteligncia distribuida,
enfatizando entretanto a confiabilidade, e baseado em um protocolo CSMA/CA.
BACnet
Building Automation and Control Network um padro ANSI deenvolvido
pela American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers
(ASHRAE), tambm conhecido como ANSI/ASHRAE 135-1995;
O BACnet define funes de controle com objetos pares e permite que
objetos proprietrios sejam definidos por fabricantes de SSCP;
Cada Objeto consiste em um conjunto de propriedades, algumas
obrigatrias e outras opcionais.
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A informao trocada na rede atravs de requerimentos de servios
(service requests);
O BACnet define protocolos a serem usados nas camadas de aplicao, de
rede, de enlace e fsica do modelo OSI, igualmente o CEBus, podendo ser utilizado
sobre uma variedade de tecnologias comuns de redes de comunicao incluindo:
Ethernet
ARCnet
Master-Slave token passing(MS/TP), por exemplo a EIA - 485
LonTalk
Peer-to-peer (P2P).
LONTalk
um protocolo desenvolvido pela Echelon Corporation para redes
interoperveis de controle usando a tecnologia LonWorks;
O LONTalk indicado para redes de controle distribudo, consistindo em
dispositivos inteligentes conectados entre s, que utilizam linha de energia, par
tranado, fibras ticas, cabos coaxiais e wireless;
Cada dispositivo da rede LonWorks conta com seu prprio
microprocessador, chamado de Neuron chip, que responde por todo o
processamento e a comunicao;
Atualmente fabricado pela Toshiba e Cypress Corporation, sob licena da
Echelon;
Diferentemente de outros protocolos o LONTalk utiliza todas as sete
camadas do modelo OSI, fornecendo uma completa plataforma de hardware e
software que inclui :
Dispositivos de Aplicao
Midia de Comunicao
Dispositivos de conectividade
Ferramentas de desenvolvimento
Ferramentas de servios de rede
N2
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Desenvolvido pela Johnson Controls, considerado um protocolo de fato,
uma vez que cada vez mais no mercado surgem produtos que se integram
diretamente na rede N2.