Domòtica.Radu Orghidan (radu@eia.udg.es)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

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Ass

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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