Modulo de Domótica
Formador: Eng. Paulo Oliveira
Casas Inteligentes – Domótica Introdução A palavra “domótica” tem a sua raiz na palavra latina “domus” (casa) e na actual “robótica” (controlo automatizado de algo). Não é, porém, este sentido etimológico e lato que interessa, mas sim o sentido restrito, o qual poderá ser entendido como o de uma ciência que se dedica à aplicação e integração de meios informáticos e tecnológicos de processamento electrónico ao meio doméstico. Trata-se, pois, de uma ciência recente que, se ainda não está completamente consolidada, tornar-se-á em breve, seguramente, uma referência obrigatória no que respeita à construção de casas, que vulgarmente se costuma designar por “Casas Inteligentes”. Estas resultarão, cada vez mais, da contribuição conjunta de profissionais de áreas tão diferentes como a construção civil, arquitectura e electrónica. Mas como podemos então definir o conceito de inteligente?
Inteligente é aquele que é capaz de realizar funções lógicas (que podem ser dadas por uma série de condições pré-estabelecidas), mas também o que tem capacidade de aprender, sugerindo automaticamente cenários de iluminação, climatização, som ambiente, etc., em função dos cenários mais utilizados por cada utilizador, adaptando-se desta forma à evolução natural das preferências de cada um. Resumidamente, podemos dizer que uma casa (ou mesmo um edifício destinado a habitação) não se torna “inteligente” só pelo facto de utilizar um (qualquer, mesmo que avançado) sistema de domótica. A “inteligência” de uma casa e do seu espaço envolvente está na integração adequada do(s) sistema(s) de domótica utilizado(s) com os diversos dispositivos e sistemas existentes: Sistemas de iluminação, sistemas de segurança contra situações de risco como incêndio, inundações, intrusão, gases tóxicos, etc., sistemas de vigilância vídeo com comunicação digital remota, sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado, sistemas de rega automática, sistemas de comunicação de dados, voz e acesso à internet, e todos e quaisquer outros sistemas necessários ao normal funcionamento da casa. A implementação de uma gestão técnica descentralizada garante não só a completa monitorização do estado de toda a casa (desde quadros eléctricos de distribuição e comando, quadros eléctricos socorridos, estados de alarmes e condições críticas, etc.)
mas também o estabelecimento automático de ordens entre diferentes sistemas. A integração completa-se mediante a parametrização dos sistemas utilizando um único protocolo de comunicação, ou com a utilização de “gateways” entre os diferentes protocolos. Para tal é necessário garantir sempre um estudo prévio da casa (do edifício habitacional ou empreendimento em causa), analisando-o, para que desde a fase de projecto até à sua entrada em funcionamento efectiva, se implementam os sistemas necessários para garantir a satisfação dos requisitos e expectativas iniciais “sonhadas” pelos seus habitantes. Contrariamente ao que pensam alguns leigos, a domótica não é apenas “mais uma infraestrutura necessária” nas casas de hoje, sem pensarem em qualquer integração da mesma com os demais sistemas. Existem, contudo, ainda no mercado diversas empresas que promovem em termos de marketing o nome de “casas inteligentes”, quando apenas utilizam alguns automatismos isolados, sem qualquer possibilidade de integração ou expansão. O resultado provoca a desconfiança e saturação entre clientes particulares ou profissionais, ainda à procura de elementos de referência numa tecnologia que ainda não conhecem. Uma casa inteligente é aquela que promove a transferência de dados de um sistema para outro – esta forma de pensar actual dos grandes grupos de desenvolvimento tecnológico tem desta forma evoluído para sistemas integrados para edifícios, com o objectivo de oferecer sistemas de controlo em que, para serviços diferentes num edifício, a sua organização e integração tem como fundamento a obtenção de operações comuns.
Breve História da Domótica O desenvolvimento da electrónica e, em particular, da micro-electrónica, trouxe-nos muitas novas tecnologias, pequenas maravilhas de hoje, e algumas provavelmente obsoletas num futuro próximo. A electrónica, uma indústria de equipamentos de topo há poucos anos, é hoje uma indústria de consumo. Há pouco mais de 25 anos, Steve Wozniak (co-fundador da Apple Computer), predisse que a generalização do PC conduziria à Automação Doméstica, ou seja, que o PC iria ter como um dos usos centrais, a gestão das nossas casas. Pela mesma altura, Bill Gates (co-fundador da Microsoft), imaginou um futuro em que cada casa tinha um PC. Não estamos longe da predicção de Bill Gates, porquanto o PC já é um instrumento
indispensável, principalmente nas novas gerações, e além disso em muitos casos, já não se trata de um computador por casa, mas de um computador por pessoa. Já há algumas décadas que se constroem “Edifícios Inteligentes”, designadamente sedes de bancos e de grandes empresas. A aplicação de estruturas “inteligentes” no sector residencial, limitou-se nos últimos anos a casas de luxo, em que um grande sistema todo centralizado geria as diversas funções da casa. Com o aparecimento de novos sistemas modulares a indústria começou a expandir-se para um mercado mais extenso de classe média e média-alta. Entretanto, nos últimos 10 anos esta indústria iniciou finalmente um crescimento sustentado que permitiu formação de uma massa crítica conducente à sua afirmação num mercado mais vasto que inclui todo o tipo de residências, dados os seus baixos custos de instalação e utilização. Hoje, a domótica é, mais do que um luxo ou extra, uma necessidade.
Domótica em Portugal A Domótica surgiu em Portugal há 20-25 anos. O objectivo era construir casas/edifícios inteligentes com interacção de todas as funções de automação numa estrutura central única e pensada de raiz. Devido à diversidade de sistemas, protocolos de comunicação e correspondentes incompatibilidades ao nível da integração, o mercado não seguiu os parâmetros normais de evolução progressiva, tendo-se verificado uma especialização das soluções por segmentos de aplicação. Por exemplo, os hotéis, grandes edifícios e centros comerciais foram os primeiros a receber equipamentos específicos de gestão técnica centralizada. Em contrapartida, o segmento habitacional não assimilou os conceitos de automação, reportando para um futuro próximo aquele que viria a tornar-se um importante valor acrescentado do segmento imobiliário. Entretanto, projectos imobiliários inovadores, entre os quais se destacam aqueles derivados da Expo-98, trouxeram para o mercado novos valores e novas apetências do ponto de vista do consumidor. Um pouco por todo o país, outros projectos se lhe seguiram e, neste momento o que outrora era inovação começa a tornar-se norma. Actualmente este segmento de mercado está a dar grandes sinais de receptividade a este tipo de soluções, reflectindo o despertar dos utilizadores finais para a necessidade e utilidade da gestão técnica personalizada dos vários aparelhos e equipamentos já disponíveis e acessíveis na grande generalidade das habitações portuguesas.
O aparecimento recente de vários projectos urbanísticos que integram funções essenciais de domótica levou, por parte dos construtores, a começarem a encarar a automação doméstica como uma mais-valia na apresentação do seu produto aos seus potenciais clientes, agindo sobretudo como factor de diferenciação.
Elementos que compõem um sistema domótico
Qualquer sistema domótico está composto com os seguintes elementos: •
Controladores: São os que actuam sobre o sistema, quer de forma automática, por decisão tomada por uma central domótica previamente programada, que por PC, teclados, ecrãs tácteis, botões, comandos à distancia por infravermelhos IR, por radiofrequência RF, por telefone, SMS ou por PC de forma local ou por internet. Estes elementos emitem ordens que necessitam de um meio de transmissão.
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Meio de transmissão: Em função da tecnologia aplicada existem diferentes meios, fibra óptica, BUS dedicado, Rede eléctrica, linha telefónica, TCP/IP ou por ar.
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Actuadores: São os que recebem as ordens e as transformam em sinais de aviso, regulação ou comutação. Os actuadores exercem acções sobre os elementos da casa.
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Sensores: São os que fazem a aquisição de dados e têm como principal função o entendimento do sistema. Estes dados podem ser ordens directas aos actuadores ou podem ir previamente a uma central domótica, que em função da programação que previamente lhe foi introduzida dará uma ordem final ao actuador correspondente. Exemplos de sensores são os detectores de fuga de agua de gás, fumo e ou fogo, concentração de monóxido de carbono, intrusão, etc.
Principais Funcionalidades da Domótica
As funções domóticas permitem-nos satisfazer um número considerável de necessidades. Definem-se então, três grandes classes de funções segundo o tipo de "serviço" a que elas se dirigem, as quais são divididas em sub-funções elementares, que podem ser mais facilmente analisadas:
Função de Gestão Esta função tem áreas comuns com a função de controlo. A função de gestão tem como objectivo automatizar um certo número de acções sistemáticas. As automatizações realizam-se segundo: uma programação, um controle dos consumos e uma manutenção. As acções sistemáticas desta função relacionam-se principalmente com o conforto.
Iluminação – controlo e regulação Embora a domótica seja muito mais do que um sistema de controlo de iluminação, é nesta função que muitas vezes assume a sua face mais visível. Nos espaços de passagem, a iluminação pode ser accionada através de detectores de movimento, sendo regulável o nível de luminosidade mínima e o tempo de funcionamento após detecção. Para máximo conforto, o fluxo luminoso dos aparelhos de iluminação comandados pelos detectores pode alternar em dia e noite, para que durante o período nocturno (entre as 1h00 e as 7h00, por exemplo), o fluxo luminoso seja o mínimo suficiente para a circulação. Nas divisões, a iluminação pode ser activada pela simples presença de alguém, mediante um programa pre-estabelecido, como por exemplo: • Quarto – durante o período de dia a iluminação só liga nas teclas de comando, desde que a luminosidade ambiente seja suficiente para a circulação normal. Quando a luminosidade é reduzida, a entrada de alguém implica a ligação automática da iluminação com um fluxo luminoso baixo. Se a pessoa pretender aumentar o fluxo de iluminação ou apagar a luz, basta para isso que carregue numa tecla, tal como o faria
numa instalação tradicional. Neste caso, o sistema mantém a iluminação escolhida até que esta seja anulada, e recolocada em automático; • Salas, cozinha e piscina – funciona de forma idêntica aos quartos, mas com maior riqueza de cenários. Por exemplo, numa sala, pode escolher ao entrar que o sistema accione automaticamente um cenário que é o mais utilizado. Caso queira optar por outro, terá então que pressionar uma tecla tal como faria numa instalação tradicional.
Aquecimento – energias, controlo e regulação Quando se pensa em conforto dentro de um edifício pensamos obrigatoriamente também em climatização. A integração tecnológica de um sistema de domótica permite gerir o funcionamento do sistema de climatização, tendo em conta as informações relativas aos restantes sistemas. Por exemplo: • Alarme – a climatização pode depender não só da temperatura interior mas também do facto da central de alarme estar ou não armada. Por exemplo, quando a central de alarme é armada o aquecimento comuta imediatamente para um patamar de funcionamento mínimo, ou simplesmente é colocada fora de serviço; • Janela – quando o sistema de domótica detecta a abertura de uma janela, desliga imediatamente o aquecimento nessa divisão, permitindo assim a redução do consumo de energia que de outra forma seria desperdiçada; • Central meteorológica – o sistema de aquecimento actua não só em função da temperatura interior vs temperatura pretendida, mas tem em conta o valor da temperatura exterior, antecipando a influência que esta iria ter no seu desempenho. A regulação do sistema de climatização depende do tipo de climatização escolhido. Em edifícios de habitação, os mais usuais são os sistemas de aquecimento central utilizando radiadores dispersos no edifício, ou utilizando pisos radiantes. Os sistemas de arrefecimento mais usuais são os de ar condicionado, que assim servem também para aquecimento, embora seja crescente a percentagem de habitações que utilizam o tecto radiante, onde uma serpentina é colocada sob o tecto, percorrida por água a uma temperatura ligeiramente inferior à temperatura ambiente. O controlo da temperatura é efectuado automaticamente a partir de medições dispersas pelo edifício, ou segundo instruções dadas pelo utilizador através de termostatos, teclas, telemóveis ou consolas com software de supervisão.
Nas instalações mais dispendiosas as medições podem ser feitas divisão a divisão, enquanto que o mais usual é termos medições nas zonas mais nobres e mais importantes do edifício, como, por exemplo, salas e quartos. Os programas automáticos são escolhidos e alterados pelo utilizador, sendo normalmente constituídos por ciclos de funcionamento horário, diário/semanal, levando em conta o estado da central de alarme e a temperatura exterior. O sistema de supervisão, software de apoio à exploração do sistema, representa um papel fundamental na afinação dos sistemas de climatização. Registando e apresentando em gráfico a evolução da temperatura em cada divisão onde existem termómetros, cabendo aos técnicos decidir da importância de uma intervenção sobre as regulações mecânicas ou das eventuais alterações à própria programação.
Cortinas, Toldos e Estores
O controlo da abertura e fecho de estores é uma funcionalidade típica dos sistemas de domótica, devendo o seu funcionamento ser parte integrante de todo o sistema. Assim, o controlo da abertura e fecho de estores deve ser acompanhado pelo efectivo controlo da posição respectiva, sendo regulado por factores tão diversos como: • Ciclo diário/semanal • Intrusão • Quebra de vidros • Luminosidade máxima • Luminosidade constante • Comandos gerais locais e remotos • Comandos à distância • Simulação de presença, etc. Exemplo: nos espaços com controlo de luminosidade constante, uma sala de exposições, um gabinete, etc., a posição dos toldos é ajustada automaticamente em função da incidência solar.
Rega – controlo, regulação e automatização de processos em função de condições ambientais
Os sistemas de domótica podem associar o controlo da rega, tanto de espaços interiores como exteriores, o controlo do funcionamento de espelhos de água, fontes e repuxos, introduzindo na sua gestão dados relativos aos restantes sistemas. Assim, a rega será efectuada segundo procedimentos que estabelecem regras em função da temperatura e humidade do ar, vento, luminosidade, etc. Outros factores podem no entanto associar-se, inibindo a rega em caso de falha do abastecimento de água, em caso de detecção de presença, ou em caso de uma zona do jardim estar em manutenção e não precisar de ser regada. A introdução de adubos líquidos pode ser automática em função de um programa semanal, mensal ou anual, com o registo histórico de todos os doseamentos por tipo de produto, de forma a auxiliar a tomada de decisões relativas à dosagem dos produtos. Todos os valores são registados, permitindo assim quantificar consumos e custos por mês, e melhorar a gestão dos processos associados à gestão do jardim.
Piscinas – controlo da qualidade da água, vigilância e segurança
O controlo do funcionamento das piscinas através do sistema de domótica permite a selecção da capacidade de desinfecção e filtração da água, ajustando-a às necessidades de cada momento, em função do tipo e intensidade de utilização. Por exemplo: se após uma tarde de uso intenso, eventualmente com muitas crianças, a água revelar necessidade de cuidados especiais, com um simples toque numa tecla o sistema inicia um programa de tratamento da água de forma intensiva. No dia seguinte, a piscina está pronta a ser utilizada em condições máximas de segurança e conforto. Permite também monitorizar a temperatura da água, registando-a para análise do comportamento do sistema de aquecimento, e monitorizar e registar a evolução dos valores de cloro livre e do pH. Em caso de anomalia, ou de variação dos valores de pH e cloro para fora dos intervalos fixados como aceitáveis, é gerado um alarme e anunciada a falha nos displays e consolas de supervisão.
Sendo as piscinas locais extremamente perigosos para as crianças, podemos vigiar a sua utilização através do sistema de vigilância de vídeo digital, a partir de qualquer ponto da casa, ou remotamente via internet. Utilizando os sensores de movimento, eventualmente já existentes para a segurança contra intrusão, podemos ser avisados da aproximação das crianças através de sinais acústicos e de avisos nos displays.
Gestão de Energia
A exigência da optimização dos consumos energéticos é uma realidade que implica não a ausência do consumo, mas sim a sua gestão e quando necessário a sua racionalização. Se isto é verdade quando temos alimentação eléctrica a partir do distribuidor, quando estas preocupações se prendem apenas com factores económicos e ecológicos, é muito mais verdade quando estamos dependentes de sistemas de emergência como UPS ou grupos electrogéneos de socorro.
Função de Controlo A função de controlo dá ao utilizador, por um lado, informações sobre o estado de funcionamento dos equipamentos e das instalações que os integram, e por outro lado, cria um registo dos diversos parâmetros e eventualmente, fornecem comandos correctivos. Como tal, conta com controlos instantâneos e memorizados. Esta função tem como objectivo actuar sobre os dispositivos de regulação das instalações, com a finalidade de que as tarefas programadas sejam respeitadas. As funções de controlo, associadas com um algoritmo ou com uma unidade de tratamento da informação, conduzirão às funções de comando.
Segurança A segurança constitui uma preocupação crescente, sendo cada vez maior o número de interessados na domótica que colocam o assunto “Segurança” no topo das suas prioridades. A evolução das sociedades actuais não deixa antever quaisquer melhorias neste aspecto, pelo que é natural haver ainda lugar para um aumento da importância deste assunto.
A domótica ao integrar as diversas tecnologias em torno de um único sistema permite elevar os padrões de segurança, utilizando todo o potencial das tecnologias instaladas segundo critérios de utilidade objectiva. Nestas páginas irá ser apresentado apenas as vantagens da domótica na gestão da segurança de um edifício, prescindindo de uma abordagem exaustiva das características e pormenores dos sistemas convencionais.
Alarme As centrais de alarme apresentam hoje um nível tecnológico apreciável, oferecendo novas funcionalidades, como por exemplo:
• Activação/desactivação remota por telefone, rádio ou sensor de proximidade (portachaves ou cartão de crédito); • Sinalização local de ocorrência através de contactos de tensão; • Comunicação com sistemas de domótica, como por exemplo, o EIB ou o X10.
Na escolha da central deve ter em conta o tipo de sistema: tradicional com cablagem, ou sem fios. Perante a detecção de uma ocorrência, o sistema de domótica é informado pela central de segurança. Por exemplo: Em caso de intrusão no espaço exterior, a central sinaliza a ocorrência que vai implicar uma actuação do sistema de domótica, que poderá limitar-se a enviar um aviso remoto e actuar a sirene, ou poderá também ligar os projectores exteriores (se for de noite), ligar o sistema de rega, fechar todos os estores, ligar a iluminação interior por forma a simular presença, emitir uma simulação sonora da chegada da polícia ou de um ataque canino ou, se os houver, soltar automaticamente os cães, etc. Se a central tiver capacidade de comunicação através do protocolo do sistema de domótica, então a interacção é perfeita. Todo o potencial de comunicação de e para o edifício como sejam o telemóvel, o PDA, o comando remoto por infra-vermelhos ou rádio, os interfaces locais, etc., são utilizáveis pela central de alarme através do sistema de domótica. Assim, em qualquer ponto do edifício ou do exterior, um utilizador pode saber qual o estado da central,
activar/desactivar uma ou mais zonas, acrescentar um novo dispositivo de segurança, etc. No mesmo exemplo, o utilizador do edifício ao ser informado da ocorrência de uma intrusão, pode remotamente verificar o que se passa através do sistema de vigilância de vídeo, e se entender acrescentar medidas de coacção, ou caso entenda tratar-se de um falso alarme, anular as medidas entretanto executadas.
Intrusão A intrusão é a ocorrência mais perturbadora de todas. Todos tememos pela ideia de estranhos na nossa ausência, violarem a nossa privacidade, invadindo o nosso espaço, roubando e destruindo a nossa propriedade. Assim, a cada dia que passa vão-se multiplicando as preocupações às quais o mercado tenta responder com as mais variadas soluções. Desde a utilização de estores de segurança, vidros à prova de bala e portas blindadas, à colocação de barreiras e detectores de intrusão, com ou sem medição volumétrica, detectores de quebra de vidros, detectores de abertura de janelas, portas, estores ou clarabóias, tudo serve para dificultar ao máximo a tarefa de quem um dia queira entrar em nossa casa sem permissão. Para além da utilização das tradicionais sirenes, um sistema de domótica permite articular as funcionalidades da casa de forma a tentar evitar a intrusão, e se esta acontecer, de modo a minimizar os riscos para quem nela se encontra. Entre as funcionalidades mais comuns temos:
• Abertura e fecho automático e criterioso de portas e estores, facilitando a saída do intruso mas limitando a possibilidade de movimentação no interior; • Simulação da presença por actuação concertada e aparentemente aleatória de iluminação e estores; • Intimidação por iluminação automática das áreas invadidas e fecho automático de estores, e pela colocação nas televisões da imagem do intruso.
A simples recepção de pessoas desconhecidas em casa, por exemplo nas entregas ao domicílio, é um factor de perigo acrescido. A resposta encontra-se na construção de áreas privadas onde o acesso pode ser concedido remotamente. Trata-se
de pequenas áreas com portas para o exterior e interior, onde a abertura das portas pode ser efectuada a partir do interior da casa, remotamente a partir de um telemóvel ou internet ou a partir do exterior com controlo de acesso. Desta forma, quem pretender efectuar uma entrega vai limitar-se a entrar nesta área, não podendo em momento algum estabelecer contacto pessoal. A comunicação necessária faz-se pelo sistema de vídeo, onde todos os movimentos são registados. Esta comunicação pode ainda estabelecer-se da área privada para o interior da casa ou para um telemóvel. Através do sistema de domótica do edifício, torna-se possível articular a gestão dos recursos com as restantes funcionalidades da casa como a autonomia de energia, combustível e água, a vigilância vídeo, a intercomunicação, etc., optimizando assim a eficácia da utilização do refúgio.
Fuga de gás Com a distribuição generalizada de gás no território continental, a utilização desta forma de energia mais limpa e económica, acarretou novas preocupações relacionadas com a segurança, ainda agravadas pelo facto de o gás canalizado ser inócuo. São muitas as aplicações deste combustível a nível doméstico, verificando-se no aquecimento, na preparação de alimentos e até na secagem de roupa. Se a qualidade do projecto e a qualidade do instalador são os factores de segurança mais relevantes, em caso de fuga é fundamental dispormos de meios de detecção com corte automático de abastecimento, e aviso local e remoto da ocorrência. Por precaução, em caso de ausência prolongada dos habitantes, por exemplo um período de férias, o edifício deverá permitir o corte do abastecimento. Antecipando o regresso, o abastecimento será automaticamente restabelecido para que o aquecimento central volte a aquecer o edifício, naturalmente no caso de o gás ser o combustível utilizado.
Nível e fuga de combustível líquido Em alternativa ao gás, normalmente em edifícios com expectativa de consumos elevados de energia ou onde o gás canalizado não exista, é cada vez mais frequente a opção por combustíveis líquidos derivados do petróleo, como por exemplo, o gasóleo. O
armazenamento destes combustíveis deve ser cuidadosamente estudado, nomeadamente o tipo de reservatório, o local de instalação, a necessidade de ventilação, a capacidade de detecção de fuga e o volume da bacia de retenção (nunca inferior ao volume do próprio depósito). Em caso de fuga, a ocorrência deve ser imediatamente assinalada local e remotamente, em simultâneo com a colocação fora de serviço da caldeira. Caso exista um sistema alternativo de aquecimento, o sistema de domótica irá accionálo evitando a diminuição dos níveis de conforto. A monitorização do nível de combustível relacionado com a evolução do consumo de energia permite calcular a autonomia, e assinalar a necessidade de compra de mais combustível caso esta seja inferior ao limite estabelecido. A informação de necessidade de compra pode ser simultânea com o envio por email, sms ou fax da nota de encomenda ao fornecedor habitual. Quando este apresentar a factura, a quantidade do combustível facturado poderá ser confrontada com a quantidade efectivamente fornecida, calculada pelo sistema através da diferença de nível antes e após o enchimento.
Inundação As inundações quando ocorrem, trazem normalmente associadas prejuízos elevados com reparações e reposições de pavimentos, tectos, máquinas, tapetes, etc. Para além dos prejuízos económicos directos, temos de contabilizar também os prejuízos devidos ao tempo desperdiçado e devidos aos transtornos provocados pela impossibilidade de utilização do edifício. A detecção de inundações, normalmente instaladas nas casas de banho, cozinhas, casa das máquinas das piscinas, etc., permite ao sistema efectuar o corte automático da água e emitir um aviso local e remoto da ocorrência. O abastecimento da água só é reposto quando a anomalia é identificada e resolvida, garantindo-se assim a máxima protecção. As fugas de água com caudais extremamente reduzidos devem-se a fugas no autoclismo ou torneiras, ou a fugas na tubagem. Embora insignificantes do ponto de vista do valor da água, ao longo do tempo podem provocar prejuízos muito elevados em paredes, tectos ou louças sanitárias. A sua detecção é efectuada através da quantificação de água gasta durante os períodos em que não deva haver consumos, ou seja na ausência
das pessoas e descontando a água gasta na rega e na reposição da água da piscina. Em caso de detecção de fuga, o sistema repete o procedimento da detecção de inundação, embora só deva cortar o abastecimento por opção do utilizador.
Incêndio Qualquer sistema de segurança permite a detecção de incêndio, por detecção de fumo ou temperatura, e activa as sirenes em simultâneo com o envio de alarmes remotos. Um sistema de domótica permite em caso de incêndio actuar sobre os equipamentos eléctricos, por exemplo, abrindo imediatamente os estores para facilitar a saída de fumos, e desligando todos os equipamentos imprescindíveis, devendo os restantes ter a sua alimentação eléctrica estabelecida por cabos com elevada resistência ao fogo. Permite ainda multiplicar as formas de envio dos alarmes remotos, através do recurso ao envio de e-mail, fax, mensagens sms, etc..
Vigilância Ao ser instalado um sistema de vigilância no interior ou exterior de um edifício é necessário ter em conta diversos factores. Depois de clarificado o objectivo do sistema, há que optar pelo tipo de câmara, tipo de controlo, e tipo de registo. A escolha do número e tipo de câmaras, bem como da respectiva montagem, deve ter em conta as seguintes questões:
• É necessário usar câmaras a preto e branco ou cor? Ou ambas? • Quais as áreas a necessitar de cobertura? • Qual o período de funcionamento das câmaras e qual a autonomia que pretendo? • Quantas câmaras são necessárias? • Quais os tipos de locais onde vão ser instaladas, interior, exterior, à intempérie, etc.. • É necessário usar câmaras “wireless”?
Relativamente aos registos, actualmente o registo digital é o mais utilizado, já que relativamente aos registos analógicos, são cada vez mais autónomos, mais eficazes e cada vez mais económicos.
Nos registos digitais, a configuração do sistema e a manipulação das imagens torna-se totalmente intuitiva, permitindo com toda a facilidade a execução de arquivos digitais em CD ou DVD. Por outro lado, estes sistemas utilizam totalmente os recursos das novas tecnologias, permitindo a visualização remota das imagens, e a consulta remota dos registos através de um vulgar “browser”. Outra característica importante destes sistemas é a capacidade de enviar, via e-mail o registo de qualquer ocorrência, anexando para tal as respectivas imagens. As ocorrências podem ser definidas através de entradas de sinais, por exemplo, sinal de intrusão a partir da central de alarme, ou podem ser definidas automaticamente a partir da detecção de movimento pela análise digital das imagens.
Gestão Técnica A gestão técnica deve garantir a eficiente monitorização do estado de funcionamento e anomalias de todos os aparelhos de protecção eléctrica. Para isso, é necessário projectar e equipar os quadros eléctricos dos dispositivos necessários para que o sistema de domótica conheça o estado de funcionamento dos diversos aparelhos de protecção, e em caso de disparo, avaria ou intervenção técnica, possa actuar em conformidade com os procedimentos estabelecidos. Podemos estabelecer três níveis diferentes de prioridades, divididas da seguinte forma: • Nível 1: a ocorrência origina um alarme generalizado com mensagens para todos da lista – usado, por exemplo, nos aparelhos de protecção dos sistemas de segurança, aparelhos de protecção contra descargas atmosféricas, ou aparelhos de protecção dos circuitos dos frigoríficos e arcas congeladoras. • Nível 2: a ocorrência origina um alarme parcial com mensagens apenas para parte da lista – usada, por exemplo, nos aparelhos de protecção de circuitos de iluminação não essenciais para a segurança. • Nível 3: a ocorrência apenas origina um registo no sistema de supervisão, sem qualquer notificação de alarme – usado, por exemplo, em aparelhos de protecção a circuitos de iluminação decorativa.
A boa gestão técnica de uma instalação eléctrica é fundamental para assegurar o bom funcionamento eléctrico de todos os equipamentos instalados, e consequentemente das suas funcionalidades. Normalmente, a gestão técnica está integrada no resto do sistema, existindo um único software de supervisão e gestão de todo o edifício.
Software de supervisão À imagem do que acontece em qualquer sistema de automação industrial, na automação de edifícios deve existir um software de supervisão que permite a alteração de parâmetros de conforto e segurança, consulta de eventos, análise de gráficos de tendência, etc. Local e remotamente, o utilizador pode consultar os registos dos alarmes técnicos ou de segurança, visualizar as imagens captadas no edifício, ou visualizar a evolução das temperaturas no interior e exterior ou o teor de cloro residual na água potável ou na água da piscina, etc. Através desta ferramenta, ao utilizador é permitido adaptar o seu sistema de domótica às necessidades e rotinas diárias, em tarefas como:
• Simulação de presença • Controlo de acessos • Cenários de conforto • Programas horários de climatização • Horário diário/semanal de despertar • Ciclos de rega • Ciclos de tratamento da água da piscina, etc.
O aspecto de um software de supervisão deve ser amigável e intuitivo, não carecendo de formação específica para o manuseamento das suas funções principais. Existem diversas interfaces possíveis:
• PC, fixo ou portátil; • PC com display táctil; • Consola táctil com comunicação com o sistema de domótica; • PDA, computador de mão;
Com gestão de utilizadores e controlo de passwords, o software de supervisão é uma ferramenta extremamente eficaz, optimizando a utilização racional dos recursos tecnológicos dos edifícios.
Função de Comunicação As capacidades de telecomando e de programação, aliam-se às potencialidades técnicas da interactividade. A interactividade designa, por um lado, uma característica da comunicação que é uma mesma condição da domótica: "trata-se de promover sistemas, que pela padronização, podem comunicar entre si por intermédio de redes auxiliares", e por outro lado, indica que o espaço do ambiente não será somente interactivo, mas também "convivencial".
Difusão sonora / Intercomunicação
Os sistemas de difusão sonora mais vulgares são constituídos por uma rede de comunicação onde transmitem digitalmente os dados: música, voz, sinais, etc. A evolução tecnológica do analógico para o digital permitiu a inclusão de um grande número de funcionalidades, como por exemplo:
• Intercomunicação; • Vigilância de bebés; • Estabelecimento de chamadas telefónicas dentro do sistema e para fora do sistema; • Vídeo porteiro, etc.
Em cada zona o utilizador pode escolher a fonte sonora central que pretende escutar, ou optar por introduzir uma fonte sonora local. Pode também escolher o volume sonoro, afinar os graves e os agudos, programar a hora de despertar, o período de adormecer, etc. Embora normalmente os resultados obtidos sejam satisfatórios, há que ter especial cuidado na escolha dos altifalantes cuja má qualidade pode implicar resultados finais muito pobres.
A integração destes sistemas, nos sistemas de domótica permite a difusão automática de avisos de alarme, sob a forma de mensagem de voz.
Comandos locais
A interface mais tradicional num edifício é o comando local, resumindo-se quase sempre a teclas de uma ou duas funções básicas: ligar e desligar. Nos sistemas de domótica, as interfaces são tipicamente mais evoluídas, constituídas por teclas de elevado design e segurança, incluindo termóstatos digitais, sensores de infravermelhos, displays digitais, etc. Outro tipo de interfaces são os painéis tácteis, cada vez mais comum a cores, com apresentação gráfica dos estados dos circuitos (ligado, desligado, aberto, fechado, etc.), e com a evolução das diversas variáveis analógicas como, por exemplo, nível de gasóleo na caldeira, temperatura interior e exterior, cloro na água da piscina, etc. Estes painéis comportam-se como autênticos interfaces Web e multimédia, possibilitando a visualização de imagens vídeo das câmaras de vigilância, de um leitor de DVD, a leitura de ficheiros de música, o acesso à internet e à gestão do correio electrónico.
Comandos à distância (no local)
A utilização de comandos à distância é tão natural que a sua presença rapidamente se tornou indispensável para tarefas simples como mudar de canal na TV, saltar de música no Hi-Fi, ou filme no leitor de DVD. Outras tarefas seguem-se como o controlo de estores, cortinas ou toldos, o controlo de iluminação ou do sistema de climatização. A nova geração de aparelhos para comandos à distância vem dotada de capacidade de no mesmo terminal serem programadas todas as funções dos restantes comandos, estabelecendo cenários predefinidos que integram simultaneamente funções multimédia, de conforto e segurança.
Comandos remotos (fora do local)
A necessidade de utilização de comandos remotos está a tornar-se cada vez mais vulgar, permitindo aos utilizadores dar ordens de actuação de circuitos como ligar iluminação, actuar sistemas de rega, ligar/desligar sistemas de aquecimento ou de ar condicionado, ligar o micro-ondas, entre outros. O controlo remoto de uma casa pode hoje em dia ser efectuado via telemóvel, internet, etc. A casa por sua vez pode comunicar com os seus utilizadores em situações críticas como o são a actuação de alarmes (intrusão, incêndio, inundação, etc.) ou o disparo de disjuntores de circuitos importantes como o frigorífico, arca frigorífica, etc. enviando dados completos do ocorrido. Em certas circunstâncias, o sistema pode enviar fotos digitais do local da ocorrência, anexadas a mensagens de e-mail geradas automaticamente.
Rede Informática
Quer para a utilização da supervisão quer para o acesso à internet é imprescindível hoje em dia pensar-se na ligação de mais do que um computador em nossa casa, mediante a criação de uma rede de dados, permitindo desta forma que diferentes computadores partilhem ficheiros e aplicações entre si, mas também que tenham acesso à internet de forma partilhada, pagando assim apenas uma ligação e não várias. Existem duas formas essencias de ligar os computadores em rede numa casa:
• criando uma rede com fios designada Cablagem Estruturada; • ou uma Rede sem Fios (WLAN ou Wireless Local Area Network).
Rede sem Fios
Uma rede sem fios (também designada por WLAN ou Wireless Local Area Network) é um meio flexível de comunicação de dados implementado como alternativa (ou, por vezes como uma extensão) a uma rede cablada LAN dentro de uma casa ou de um qualquer edifício.
As redes sem fios transmitem os dados sobre o ar, utilizando ondas electromagnéticas, minimizando desta forma a necessidade de ligações físicas por cabo. A vantagem principal de uma rede sem fios está no facto de garantir a conectividade de dados, com a mobilidade dos utilizadores (por exemplo, aceder à internet com um computador portátil sentado num banco de jardim, enviar um e-mail com um PDA enquanto apanha sol junto à piscina, verificar o estado de um alarme ou acender luzes no interior da casa calmamente no seu jardim) e, através de configurações simplificadas permitem a criação de LAN móveis. Desta forma permite-se o acesso à rede em tempo real em qualquer lugar dentro da sua casa ou no espaço exterior circundante à mesma. As redes wireless oferecem grandes vantagens de produtividade, serviço, conveniência e custo, relativamente às soluções de cablagem estruturada. A instalação de uma rede sem fios pode ser muito rápida e fácil pelo facto de se evitar a necessidade de passar cabos por paredes e tectos e, desta forma, não ser necessário pensar neste ponto durante a construção de uma casa. Tem a vantagem adicional de chegar onde os cabos não chegam (jardim, piscina, etc.). As redes sem fios têm um investimento em equipamento de rede wireless superior ao de uma rede cablada. Contudo, o custo global da instalação e as despesas do tempo de vida da rede podem ser significativamente mais baixos, trazendo assim grandes benefícios de longo prazo em ambientes dinâmicos e com grande mobilidade. Estas redes sem fios podem ser construídas de forma escalável, evoluindo de redes para poucos utilizadores (no caso de uma casa ou de uma pequena empresa) até redes com infra-estruturas complexas para centenas de utilizadores que cobrem áreas mais vastas (grandes edifícios de escritórios, condomínios fechados, espaços de lazer e multiusos, complexos turísticos junto à faixa costeira em que é mesmo possível o acesso à rede a partir de um barco ou iate em distância até aos 3 ou 4 Km do empreendimento).
Acesso à internet
Hoje em dia, com mais de 600 milhões de utilizadores da internet a nível mundial e em Portugal com 50% da população ligada, é perfeitamente vulgar termos em casa pelo menos um computador com acesso à internet. Em alguns condomínios fechados e edifícios de apartamentos destinados ao segmento com maior poder de compra começam também já a existir casas com préinstalação de rede em cablagem estruturada com ligações em fibra óptica entre os
principais edifícios e blocos de vivendas que, por sua vez, têm contratada uma ligação permanente à internet que faz já parte do condomínio. No mercado, em empreendimentos habitacionais destinados ao segmento médioalto (sobretudo em casas destinadas a executivos), começa a ser também vulgar a colocação em cada casa não apenas de um ponto de rede mas antes a distribuição em rede nas principais divisões (ex: escritório, salas, quartos, cozinha) todos ligados a um concentrador (HUB) de comunicações e por sua vez este estar ligado a um equipamento de comunicações (Router) que permita o acesso à internet (Router RDIS, de Cabo ou mesmo ADSL), permitindo desta forma que, simultaneamente, diferentes utilizadores (ou mais do que um computador) partilhem uma mesma ligação à internet e sem acréscimo de custos. Futuramente estão previstos também outros tipos de ligação à internet como a ligação via televisão digital interactiva e a ligação via empresa fornecedora de energia eléctrica (EDP em Portugal), sendo a comunicação de dados efectuada sobre as normais linhas de energia eléctrica.
Principais Sistemas
Actualmente, existem disponíveis numerosas soluções comerciais. Podem ser utilizados sistemas inicialmente desenvolvidos nos Estados Unidos, como o X10, o CEBus (Consumer Electronics Bus), o SMART HOUSE e o LonWorks, ou sistemas inicialmente desenvolvidos na Europa, como o BatiBUS, o EIB (European Installation Bus) e o EHS (European Home Systems). De todos ir-se-á abordar principalmente o X10 e o EIB visto serem estes objecto de interesse para o módulo de domótica
Sistema X-10
Entre 1976 e 1978, a empresa Pico Electronics, sediada em Glenrothes (Escócia) tentou desenvolver um sistema de automação doméstica que utilizasse a rede eléctrica como meio de comunicação e que permitisse controlar de forma remota os aparelhos e luzes de uma qualquer habitação. Com vista a obter o apoio financeiro necessário para o desenvolvimento e distribuição dos seus produtos, a Pico Electronics associou-se à BSR em 1978, o que resultou na criação da X-10 Ltd, que desenvolveu o sistema X-10, tal como hoje se conhece. Os fundadores da X-10 Ltd estabeleceram os seguintes princípios no que diz respeito à manufactura e comercialização dos seus produtos:
• Os produtos deveriam possuir circuitos integrados com objectivos de desempenhos específicos, isto é, adequados à aplicação; • A manufactura desses produtos deveria ser barata e feita em grandes quantidades; • Os produtos deveriam ser introduzidos no mercado a preços bastante acessíveis.
Posteriormente foi estabelecido um acordo com a Sears, Roebuck and Company, e com a Radio Shack. Em 1979 a X-10 Ltd começou a distribuir o sistema X-10 a estas duas empresas que, por sua vez, o introduziram com sucesso no mercado. O financiamento dos produtos X-10 foi feito pela BSR, desde 1978 até Julho de 1984, mas a partir deste momento, devido a dificuldades financeiras sentidas pela BSR, o mesmo passou a ser efectuado pela X-10 (USA) Inc. (subsidiária da BSR-USA), a qual passou controlar todo o marketing do X-10. Em 1987 a X-10 Ltd comprou a parte correspondente à BSR e assumiu todas as actividades de marketing do X-10. Foi também em 1987 que a X-10 Ltd estabeleceu a sua primeira fábrica em Shenzhen, perto de Hong Kong, na província Guangdong da China. Por volta do início da década de 90, a capacidade de produção deixou de ser adequada, pelo que, em 1993, a X-10 Ltd mudou-se para uma nova fábrica, também em Shenzhen, o que triplicou a sua capacidade de produção.
Controladores e Módulos
A linha de automação doméstica criada pela companhia X-10 Ltd baseia-se em dois componentes básicos: controladores e módulos receptores. A comunicação entre estes dispositivos é feita pela rede eléctrica – os primeiros enviam sinais (comandos), que são recebidos pelos segundos. Os módulos receptores são simples adaptadores que se ligam entre o dispositivo a controlar (por exemplo, um aparelho electrodoméstico ou uma lâmpada) e a rede eléctrica. Existem duas classes básicas de módulos receptores: os módulos de lâmpadas e os módulos de aplicativos. Os primeiros permitem ligar/desligar e efectuar o dim/bright (diminuição/aumento do nível de intensidade luminosa) das lâmpadas incandescentes. Os segundos usam um relé para ligar/desligar qualquer aplicativo que a eles se encontre ligado, pelo que permitem controlar motores, lâmpadas fluorescentes, etc. Os controladores enviam comandos pela rede eléctrica para os módulos a fim de controlar os dispositivos que lhes estão ligados. Tais controladores podem ser simples, isto é, possuir um número reduzido de comandos, ou então ser mais complexos, com relógio integrado e acesso telefónico. Em geral, qualquer controlador pode ser usado para controlar qualquer módulo. Além disso, os mesmos módulos podem ser controlados por mais do que um controlador. Posteriormente à criação de controladores e módulos que comunicavam exclusivamente através da rede eléctrica, foram desenvolvidos outros, cuja infraestrutura de comunicação se baseia em radiofrequência ou infravermelhos e que permite implementar funções que não se adequam a uma comunicação via rede eléctrica. Muitos dos controladores são operados manualmente pelo utilizador. Ao pressionar os botões existentes no controlador, o utilizador selecciona o módulo e a acção (função) a ser executada. Por exemplo, para acender uma lâmpada endereçada pelo módulo 8, o utilizador pressiona o botão 8, seguido pelo botão "ON". Cada botão, ao ser pressionado, faz com que o controlador transmita um pacote de informação pela rede eléctrica. Assim, por exemplo, para acender uma lâmpada são transmitidos dois pacotes: o primeiro, identificando o módulo a controlar; o segundo, enviando a função a ser executada. O sistema X-10 possui um conjunto básico de funções (ou comandos) que podem ser executados pelos módulos de lâmpadas e de aplicativos (os módulos de
aplicativos apenas podem executar três das funções existentes no conjunto). A Tabela A-1 e A-2 representa o conjunto básico de funções.
A selecção de um módulo é feita recorrendo ao seu endereço. Os endereços X10 são constituídos por duas partes: código de casa (House Code) com 4 bits e código de unidade (Unit Code), também com 4 bits. A primeira corresponde a um determinado circuito de comando e tem 16 posições possíveis (de A a P), enquanto que a segunda corresponde a uma zona de um determinado circuito de comando e tem também 16 posições possíveis (de 1 a 16). Em geral, numa determinada casa, é atribuído o mesmo código de casa aos controladores e aos módulos, sendo o código de unidade utilizado para seleccionar cada um desses módulos em particular. O código de casa é usado para separar módulos que
podem estar instalados em casas ou apartamentos adjacentes, mas que partilham a mesma rede eléctrica. Podem-se utilizar vários códigos de casa na mesma casa desde que não se verifique interferência com casas vizinhas. Os códigos de casa e de unidade são atribuídos aos módulos e aos controladores mediante o uso de selectores rotativos
Tal como foi mencionado anteriormente, para seleccionar o módulo e para que seja, por ele, executada uma função específica, devem enviar-se dois pacotes que correspondem a dois tipos de comandos: comandos de endereços e comandos de funções. Os primeiros identificam os módulos que se pretendem controlar e os segundos a função a desencadear pelo módulo. Quando o controlador envia um comando de endereço, os módulos com esse endereço passam a estar receptivos ao comando de função que está para chegar. Deste modo, assim que o recebem, executam a ordem.
Comunicação no X-10
O protocolo de comunicação X-10 consiste no envio de sinais binários pela rede eléctrica, usando uma portadora em amplitude (Amplitude Shift Keying - ASK) a 120 KHz. As transmissões X-10 são sincronizadas com a transição pelo zero da frequência da linha de potência AC (50Hz), uma vez que o ponto de passagem por zero possui menos ruído e está sujeito a menor interferência por parte de outros dispositivos ligados à rede eléctrica. A presença de uma modulação em amplitude de 120KHz durante 1ms, na passagem por zero da onda sinusoidal, é usada para representar os símbolos binários que são transmitidos: o 1 e o 0. O primeiro é representado pela presença da modulação em amplitude de 120KHz, enquanto que o segundo é representado pela sua ausência. Os
receptores são sincronizados para receber a portadora 120KHz, a cada passagem por zero da onda de 50Hz.
Figura A-1 – Modulação em amplitude de 120KHz na passagem por zero da linha de potência AC de 50Hz. Qualquer passagem por zero pode ser utilizada, tanto no sentido positivo como no sentido negativo.
A primeira passagem por zero pode ser uma transição positiva ou negativa e depende unicamente de quando ocorre a primeira modulação em amplitude no início da mensagem, uma vez que os receptores usam as primeiras modulações em amplitude para começar a contar os bits da mensagem. Devido às necessidades de potência por parte do equipamento comercial, são geralmente utilizados sistemas de distribuição de energia de três fases, pelo que cada onda AC corresponde a cada uma das fases do sistema de distribuição de energia. Assim, se o transmissor estiver numa fase e o receptor numa das outras duas, as mensagens não são recebidas por falta de sincronismo entre aqueles, no que diz respeito às passagens por zero. Para resolver este problema, a modulação em amplitude de
120KHz é transmitida três vezes, para coincidir com as três passagens por zero das três fases do sistema de distribuição de energia.
Mensagens X-10
Cada mensagem X-10 é constituída por 13 bits distribuídos por três campos: 4 correspondentes ao campo código de início (start code), 4 ao campo código de casa (house code) e 5 ao campo código de unidade (unit code) ou ao campo código de função (function code). A transmissão completa da mensagem X-10 inclui 11 ciclos de potência: os dois primeiros representam o código de início, os quatro seguintes, o código de casa e os 5 últimos, o código de unidade ou o código de função. A Figura seguinte mostra o formato da mensagem.
O campo código de início, constituído por 4 bits, é usado para alertar os receptores de que está a chegar uma nova mensagem. Cada bit deste campo é transmitido num meio ciclo AC, constituindo uma excepção à transmissão padrão dos símbolos (um ciclo por bit). O campo código de casa possui o código da casa que varia de A a P. Por fim, o último campo da mensagem corresponde ao campo código de unidade ou ao campo código de função. A distinção entre estes dois campos é efectuada através do último bit, designado por bit de função (function bit). Se este estiver a 0, os 4 bits precedentes correspondem ao campo código de unidade e contêm o endereço do módulo X-10 a controlar. Se estiver a 1, os 4 bits precedentes correspondem ao campo código de função e contêm a função a ser executada pelo módulo X-10. Existem assim dois tipos de mensagens X-10, correspondentes às combinações código de casa/código de unidade e código de casa/código de função.
Ao receber a primeira, o módulo X-10 fica apto a poder executar uma função que lhe será enviada para o mesmo código de casa da primeira mensagem. Esta função é transmitida na mensagem código de casa/código de função. É possível endereçar vários módulos, enviando uma mensagem código de casa/código de unidade correspondente a cada um dos módulos, tornando-os aptos a receber uma mensagem código de casa/código de função e a executar a respectiva função.
Pacotes X-10
A mensagem X-10 é sempre transmitida duas vezes, aos pares, num pacote de 26 bits, sem intervalo de ciclos entre as mensagens. Ao transmitir a mensagem duas vezes, garante-se redundância na transmissão permitindo assim aos dispositivos receptores a possibilidade de comparar as duas mensagens do pacote. Estes dispositivos podem usar apenas uma das mensagens ou as duas. Entre a transmissão de cada pacote X-10 há um intervalo de três ciclos de potência. Os receptores necessitam de um mínimo de três ciclos de potência a seguir à recepção de um pacote, para poderem receber o pacote seguinte. Os comandos BRIGHT e DIM constituem uma excepção, já que na sua transmissão não existem intervalos entre os pacotes X-10.
Sistema EIB
O sistema EIB (European Installation Bus) é um sistema aberto e de alta fiabilidade, desenvolvido pela EIBA (European Installation Bus Association). Trata-se de um sistema operativo distribuído, para controlo de redes, optimizado para o controlo de casas e edifícios. O seu aparecimento surgiu como resposta às novas necessidades e desenvolvimentos, entretanto verificados naquele domínio:
• Aumento do uso de sistemas de comando e de vigilância nos edifícios e habitações modernas; • Novas exigências de segurança e de conforto, nos mesmos edifícios e habitações.
Tal evolução produziu uma maior complexidade e morosidade nas instalações dos equipamentos, bem como um aumento dos riscos (em particular, riscos de incêndio) e dos custos de instalação. Foi precisamente o aumento excessivo de cablagem e dos condutores utilizados nas instalações do equipamento que motivou a procura de um tipo de instalação simples, mais racional e flexível, no fundo o recurso a uma alternativa que permitisse a descentralização das diferentes funções. A tecnologia EIB é uma resposta a essa necessidade e baseia-se numa única linha de comando de expansão radial que possibilita não apenas a transmissão de todas as funções sem qualquer restrição, mas também a redução do número de cabos, dos riscos de incêndio, sem aumentar os custos de instalação. Além disso, a técnica do bus é apropriada para qualquer tipo de edifícios (sejam eles, por exemplo, residências, escritórios, hotéis ou escolas).
Topologia de rede
O sistema EIB é um sistema distribuído ponto a ponto (cada dispositivo comunica directamente com os restantes, o que se traduz por uma resposta mais rápida), que pode conter até 11520 dispositivos repartidos em 15 areas onde cada área contem 12 linhas e cada linha pode ter um maximo de 64 dispositivos. 15 Areas * 12 Linhas * 64 Elementos = 11520 a ligar num sistema EIB .
Meios de Transmissão
O sistema EIB pode ter como suporte os seguintes meios de transmissão: • EIB.TP - par entrelaçado (9600 bit/s); • EIB.PL - rede eléctrica (1200/2400 bit/s); • EIB.RF - radiofrequência; • EIB.net2 - (10 Mbit/s em Ethernet); • EIB.IR - infravermelhos; • EIB.MMS - permite adicionar serviços multimédia dedicados.
Funções do EIB
Destacam-se algumas funções básicas tendo em conta que estas não são exclusivas do sistema.
Comutação: O sistema EIB liga ou desliga os receptores de modo automático ou manual. Controlo e regulação: Partindo dos valores medidos e dos parâmetros previamente programados, o sistema EIB controla por automaticamente as funções domóticas. Avisar: Através de displays de informação, o sistema EIB informa o utilizador dos parâmetros. Vigilância: O sistema EIB regista os movimentos e os desvios dos valores físicos em causa, vento, chuva, fogo, etc. Alarme: O sistema EIB detecta alterações produzidas e liga sinais de alarme pertinentes. Telefone: Através do telecontrolo o sistema EIB pode transmitir ou receber ordens de actuação. Medir: O sistema EIB mede, processa e indica os valores físicos.
Elementos de controlo
O EIB é um bus de dados descentralizado, que permite a comunicação directa entre todos os participantes, dirigindo todas as funções através de uma única linha de bus, isto é, sem necessidade de recorrer a qualquer unidade central. Também possibilita a alimentação dos mesmos participantes. Servindo-se apenas de dois fios, o EIB permite ainda interligar todos os componentes da instalação.
Os participantes do bus são todos os componentes Instabus EIB dotados de acoplador de bus (componente inteligente de cada participante), equipados com um microprocessador que possui uma EEPROM parametrizável. Eis alguns desses participantes:
• Botões de pressão (para efectuar o comando manual) - a sua função é gerar telegramas na linha de Bus que farão agir os actuadores. Podem possuir 1, 2 ou 4 canais. Cada botão é parametrizável por canal, podendo os diversos canais de cada botão ter parametrizações diferentes. Estes botões poderão ser parametrizados para memorizar cenários (cada um destes pode agrupar num comando simultâneo até 8 grupos independentes de actuadores: iluminação, persianas, aquecimento, etc), sendo permitido o comando de um cenário por canal;
SENSORES
Sensores interiores/exteriores - todos os sensores digitais são integrados no sistema através de entradas binárias que transformam os sinais eléctricos destes em telegramas para a linha de bus;
REG - Montagem em calha DIN (elementos compactos).
REG_MODUL - Montagem em calha DIN (elementos modulares).
Actuadores
Os actuadores recebem os telegramas emitidos pelos sensores dividindo-se em dois grupos os actuadores de comutação e os actuadores de regulação
• Comandos de infravermelhos - consiste em três componentes: emissor, receptor e descodificador de infravermelhos (descodifica e transforma o sinal eléctrico em telegramas para a linha de bus); • Saídas binárias - são contactos livres de tensão, com um acoplador de bus integrado (EEPROM parametrizável), que operam consoante as informações enviadas através da linha de bus, actuando directamente sobre os circuitos de potência; • Entradas binárias - são participantes de bus de forma modular, com acoplador de bus integrado, que permitem receber informações digitais, de sensores e outra aparelhagem, transformando-as em telegramas na linha de bus que, por sua vez, farão actuar as saídas binárias; • Sistema de montagem rápida - sistema constituído por aparelhagem modular e em forma de balastro e por unidades lógicas parametrizáveis de montagem em tecto falso. Este sistema está dotado de cabos e fichas pré-fabricadas, reduzindo substancialmente o tempo e custos de montagem.
Funcionamento do sistema EIB
O sistema é controlado por eventos. A sua espinha dorsal percorre todo o edifício ou habitação. Os sensores e actuadores ligam-se à linha de bus. Uma vez ligados todos os dispositivos, podem trocar informação que é transmitida em série, de acordo com certas regras (protocolo de bus). Para isso é necessário que a informação obtida pelos sensores seja armazenada em pacotes ou telegramas. São estes pacotes que serão enviados, através do bus, a um ou mais actuadores. Por exemplo, um sensor de luz pode não estar somente programado para comunicar com certas lâmpadas, mas também para comunicar com as persianas das janelas, enviando-lhes mensagens para abrirem ou fecharem, de acordo com a luz do dia. Para que tudo isto funcione, os sensores e actuadores possuem um endereço físico. Deve então proceder-se a uma programação das configurações para decidir quais sensores comunicam com quais actuadores. Isto permite a criação de uma única função ou uma comunicação em grupo (criação de uma cena). Em traços gerais o funcionamento de um sistema domótico EIB consiste em fazer chegar a todos os sensores e actuadores de uma instalação EIB uma tensão de aproximadamente 29 Vdc. Esta tensão é transmitida por um par entrelaçado de fios de 0.8 mm2 de secção. Os elementos sensores da instalação transmitem através do bus os telegramas correspondentes às ordens que recebem do exterior (botão de pressão). Todos os restantes elementos do bus recebem o telegrama mas só reagem os elementos aos quais o telegrama é destinado (actuador).
Protocolo de Comunicação
Todos os dispositivos do sistema comunicam entre si utilizando sinais binários. Em função do meio de transmissão ter-se-á diferentes velocidades de transmissão. Quando se produz no bus EIB uma variação dos níveis de tensão diz-se que este está a enviar um 0 (zero) lógico quando o sinal retorna a zero e nesse estado permanece diz-se que o sistema está a enviar um 1 (um) lógico.
A mensagem é, no bus EIB, enviada segundo um mapeamento da informação. O pacote de informação, que o emissor envia, tem uma série de dados estruturados e quando chega ao receptor é devolvido numa trama de informação que indica se a mensagem foi ou não bem recebida. Todos e cada um dos telegramas são divididos nos campos da figura seguinte.
-
Controlo. (8 bits) Direcção do emissor. (16 bits)
-
Direcção do destinatário. (16 bits +1 BIT) Contador (3 bits) Longitude. (4 bits) LSDU (Link Service Data Unit): Informação a transmitir (hasta 16x8 bits) Byte de comprovação. (8 bits)
Transmissão da informação (Telegrama)
A transmissão da informação do sistema EIB é realizada através de telegramas para que quando se produz uma acção (por ex: detecção de fumo) o mecanismo responda enviando um telegrama ao bus. Se o bus não está ocupado começa o processo de transmissão. Uma vez emitido, o mecanismo comprova se a recepção é correcta. Se a recepção é incorrecta o envio volta-se a repetir, o que se pode dar até três vezes. Se o telegrama manda uma mensagem a dizer que o bus está ocupado o dispositivo que envia o telegrama espera um momento e volta a envia-lo outra vez. Se o mecanismo que envia o telegrama não recebe acesso ao bus, este, interrompe a transmissão. Quanto á velocidade de transmissão pode-se afirmar que com 9600 bits por segundo são enviados ou recebidos 40 a 50 telegramas por segundo. Para se saber como são estes telegramas veja-se a figura seguinte.
As tramas EIB, denominadas EIB Protocol Data Unit, ou também por "telegramas", podem ter um tamanho variável e transportar, cada uma, até 14 bytes de dados (mais recentemente pode ir até 256 bytes).
Instalação da linha e dos seus componentes
A instalação é muito simples, e consta de um par trançado de fios denominado bus EIB. Por este cabo circula uma tensão de aproximadamente 24Vdc proporcionada pela fonte de alimentação do bus. Todos os sensores e actuadores também deverão ter tensão para desempenharem as suas funções no circuito eléctrico. A estrutura do bus, dento de uma linha, pode ser em linha em estrela ou árvore.
Ao passar o cabo é necessário ter em conta as seguintes regras • • •
Máxima distancia do bus entre fonte de alimentação e um elemento do bus: 350 m. Máxima distancia do bus entre dois elementos da mesma linha: 700 m. Máxima distancia do bus na mesma linha: 1.000 m
Nos módulos DIM a comunicação entre os módulos é feita através de um bus adesivo que interligará todos os módulos.
Instalação básica para um circuito de regulação de lâmpadas de halogéneo.
Ferramentas do sistema
Neste sistema são utilizadas as seguintes ferramentas:
• ETS (EIB Tool Software) - usada no projecto e na configuração do sistema. Nela, o utilizador lida com itens facilmente reconhecíveis e que representam produtos. Todos estes possuem interfaces mediante as quais podem ser ligados, de forma a constituírem aplicações distribuídas numa rede EIB; • ETE (EIB Tool Environment) - plataforma aberta para desenvolvimento de software.
Critérios de Escolha
Quando alguém decide pela primeira vez adquirir um sistema de domótica, depara-se invariavelmente com dúvidas:
• Quais as diferenças essenciais entre os sistemas que são propostos; • E qual deles será o mais adequado.
Antes de tomar qualquer decisão, deve ter-se em conta os factores mais importantes do ponto de vista do consumidor final:
• O sistema de domótica deve garantir total fiabilidade, caso contrário é preferível a opção tradicional. • Assim, para além da qualidade de fabrico dos seus componentes, há a acrescentar a importância da “inteligência” estar distribuída pelos diversos dispositivos, e não concentrada em apenas um, ou alguns elementos de cujo funcionamento, todos os restantes dependem. Em caso de avaria de um componente, todos os restantes devem assegurar um funcionamento perfeitamente normal, à imagem do que acontece num sistema tradicional. • O sistema de domótica deve ter capacidade para superar não só os requisitos actuais, mas principalmente os requisitos futuros. Um sistema que já está limitado nas suas capacidades no momento da concepção, estará muito ultrapassado quando for utilizado. • O sistema domótico escolhido deve ter a manutenção garantida por um período nunca inferior a 20 anos, com custos justos, proporcionais ao custo e desempenho da instalação.
A escolha de um sistema de domótica é uma decisão importante, que acompanhará durante décadas a vida do edifício e dos que nele habitam ou trabalham. Uma vez escolhido, o sistema não deve impor a utilização de uma marca ou fornecedor únicos, deixando o comprador totalmente à mercê de políticas comerciais que lhe são totalmente alheias.
Sistemas Abertos
Os sistemas não proprietários abertos como por exemplo o X10 e o EIB, permitem um leque alargado de escolha de produtos, fabricantes e fornecedores. Por sua vez, a facilidade de dispersão da tecnologia leva ainda à adesão de novos fabricantes e fornecedores, aumentando progressivamente a base de sustentação do protocolo, e oferecendo novas garantias de qualidade aos clientes finais. Entre os dois sistemas, as principais diferenças são:
• Modo de transmissão da informação: O sistema EIB utiliza um Bus próprio (2 fios a interligar todos os componentes), com excepcional garantia de fiabilidade de transmissão, mas com maiores custos de instalação; O sistema X10 utiliza os condutores de potência da própria instalação, permitindo custos mais reduzidos na montagem, mas dificultando a possibilidade de estabelecimento de instalações mais exigentes como edifícios de uso colectivo ou edifícios de elevada complexidade tecnológica. • Dispersão geográfica da sua influência: Enquanto o sistema X10 se encontra mais divulgado nos EUA, o EIB tem muito maior divulgação na Europa, essencialmente na União Europeia.
