Sistemas y aplicaciones de la domótica



Resumen

La realización de operaciones cotidianas que suelen generar fatiga y pérdida de tiempo, son los motivos básicos para pensar en la automatización de las actividades rutinarias de las personas. Por otro lado, al tomar un control de los recursos energéticos en los hogares o edificios, tanto en el aire acondicionado, la energía y la comodidad, el consumo energético va a ser realmente minimizado y éste dependerá de cómo sea el diario para vivir De cada persona. Este artículo está orientado al análisis de proyectos y tecnologías de comunicación para el logro de la domótica; Así como también, anunciar las funciones que cada uno de estos proyectos dispone, estimular al consumo de esta tecnología, lo que permitirá mejorar el modo de vida en cada hogar, empresa u organismo que adquiera.

Abstract. – The accomplishment of daily operations that commonly generate fatigue and loss of time, they are the basic motives for thinking about the automation of routine activities of the persons. By other one, side on having taken a control of energetic resources in homes or buildings, so much in air conditioning, energy and comfort, the energetic consumption is going to be really minimized and this one will depend on how they are the diary to live of every person. This article is orientated to the analysis of projects and technologies of communication for the accomplishment of home automation; as well as also, to announce the functions that there arranges each of these projects, to stimulate to the consumption of this technology, which will allow to improve the way of life in every home, company or organism that he it acquires.

Palabra Claves: Domótica, Edificio Smarth, Z-Ware, Middleware.

Key word: Domotic, Smarth Building, Z-Ware, Middleware.

Introducción

La domótica es un sistema muy importante en estos tiempos, sus principales funciones de mejorar el estilo de vida de las personas, con el objetivo de minimizar el consumo de energía [1] [2]. Permite apoyar necesidades de personas con discapacidad. Con el fin de ayudar a más personas y darles el apoyo de esta tecnología. Pero el proceso de la automatización del hogar no es totalmente aceptado. Teniendo varias razones algunas todavía no se comprenden y otras están en desarrollo. Las características más importantes es el costo que se ofrece para las soluciones de problemas automatizados también la falta de conocimiento de la interacción del usuario con el sistema.

Hay una gran cantidad de opciones por el uso de la automatización del hogar por ejemplo sistemas de iluminación mediante luz LED así mejorando el consumo, y su control del sistema de luces y sistemas de seguridad se pueden realizar desde los smartphones o simplemente desde controles vía bluetooth y así liberar al mundo de cables [3] [4]; También el uso sensores para diferentes funciones que necesite el usuario, con un sistema completo para el manejo de puertas y diferentes espacios del hogar. En el presente artículo se expondrá las distintas tecnologías, prototipos y dispositivos que existen en la actualidad. Especialmente se enfocará a los trabajos con avances importantes centrados en comunicaciones para la función remota, donde se hará un compendio del estado actual de sistemas desarrollados para el avance del control en domótica; y así llegar a un análisis de los diferentes sistemas tratados en esta investigación desde una óptica comparativa [5] [6].

Marco teórico

Casas inteligentes se denominan a conjuntos que reúnen tecnología para automatizar procesos dentro de las viviendas. Todo desde una centralilla que puede comandar varias de las acciones de la casa. Entre las opciones que se pueden efectuar están: Nivel de luz de los ambientes, Cortinas, Electrodomésticos, Temperatura, Paneles solares, apertura y cierre de puestas, nivel de agua de piscina, etc [7].

La domótica se refiere al conjunto de los sistemas informáticos y sistemas electrónicos, capaces de automatizar, controlar y supervisar un hogar, proporcionando gestión de la energía, la seguridad y servicios de comunicación [8].

El estudio de la domótica ha llevado acabo grandes avances tecnológicos entorno a la mejora de vida de las personas en sus viviendas. El enfoque que se ha venido desarrollando es implementar el uso de algunos de los dispositivos Smart que tanta cabida tienen en la cotidianidad; cuando se establece esa barrera entre la comunicación de dispositivos, es donde la ciencia aporta con ideas para prescindir del uso de cables o lógica demasiado confusa para comunicación [6] [9] [4].

La eficiencia energética es un factor importante dentro del estudio en domótica. Existen investigaciones muy valederas que aseguran una mejora de energía optimizando recursos energéticos en una casa. Ahora, es fácil confundir la domótica con una serie de tecnologías que reemplazan alguna actividad dentro del hogar. Pero resulta que la domótica tiene alcances hasta de conexión de electrodomésticos, temperatura y ambientes de audio [5].

Un punto de partida es el establecer la programación de los dispositivos que realizaran la domótica. Si bien es cierto, la programación siempre está orientada a que se realice un proceso bajo grandes restricciones de funcionamiento. Lo que se busca establecer en siguientes avances es que el sistema domótica se adapte a las necesidades de los usuarios, eso quiere decir que no basta con automatizar un proceso, sino, que el sistema va a aprender y va a tomar correctivos del proceso para así independizarse y adecuarse a la optimización de recursos [9].

Domótica es un concepto muy amplio y abarca teoría de comunicaciones y electrónica. Ya que la domótica requiere comunicar y establecer un conjunto de dispositivos, es necesario conocer e implementar diferentes protocolos de conexión o a su vez, adaptar conexión de dispositivos smarth [10].

La domótica cuenta con varios sistemas que le permiten la automatización de un proceso, el mismo que proporcionan facilidades para interacción o realización de un evento. Por ejemplo, en [1] se trata de la implementación de un sistema de altavoz que permite al usuario interactuar con el sistema mediante el reconocimiento de voz utilizando el Voicebox. Este sistema es creado para personas con discapacidad; la importancia de esta aplicación es que el sistema utiliza los altavoces para la interacción de dos maneras, estableciendo órdenes preestablecidas o mediante reconocimiento de vos y analizando lo que necesita. En la actualidad ya hay diferentes sistemas de domótica implementados sea se mandó por voz o aplicaciones o interacción por láser, sensores. Se necesita mejorar ya los sistemas preestablecidos tratando de optimizar el tiempo por ejemplo para apagar las luces de la sala y la cocina presionar cuatro veces el botón mejor sería de apagar directo del interruptor. También mejorar los sistemas de voz tratando de eliminar acciones predeterminadas, sino que el sistema sea fluido y rápido a las respuestas [2].

El uso del audio tiene un gran potencial para convertirse una de las principales modalidades de interacción hombre-máquina en casa inteligente. Además, que puede proporcionar una interacción en lenguaje natural de forma que el usuario no tiene que aprender palabras claves para poder interactuar con el sistema, sino que sea una conversación fluida y el sistema entienda las instrucciones, Los interfaces de voz pueden ser mucho más adecuado para personas con discapacidad las personas de edad que tienen dificultades para moverse o ver, que las interfaces táctiles (por ejemplo, control remoto) que requieren interacción física y visual [3].

En [4] por otro lado, se presenta un sistema integrado para la monitorización de la temperatura ambiente. Este sistema cuenta con una interfaz principal (OpenRemote) entre el software del usuario y el sistema; se utilizan protocolos de comunicación, tales como 1-Wire para dispositivos de monitoreo de temperatura, RS-232 para la unidad central PC y el software de control remoto OWFS para controlar el uso de dispositivos móviles Android. El sistema de arquitectura consiste em componentes de hardware y software para controlar a distancia una temperatura ambiente. Los sistemas integrados propuestos en cada una de las investigaciones están diseñados para el aumento de la eficiencia energética y comunicación verde que permite un control remoto de una temperatura ambiente durante a un usuario final.

J. Pablo Cofre, G. Moranga C. Rusu, I. Mercado, R. Inostroza y C. Jimenez; Proponen el uso de una aplicación de pantalla táctil para las personas con discapacidad motriz. Permite a los usuarios con discapacidad motriz controlar la variedad de artefactos del hogar mediante el uso de una pantalla táctil en base a un dispositivo móvil. El uso de la domótica para personas con discapacidades es una de la mejores cosas que se puede implementar ya que ellos no tiene las habilidades de una persona normal por ejemplo una persona parapléjica no posee de movimiento y no puede a acceder a controlar el sistema es por lo que se implementa un sistema de seguimiento por infrarrojos y un nuevo diseño del ratón por vía oral [5].

Sin embargo, en [6] se expone otro tipo de sistema que se centra en la adaptabilidad de un dispositivo. El IntelliDomo es un sistema capaz de aprender hábitos realizados frecuentemente por un usuario para luego reproducir estos comportamientos anticipándose al usuario para que el mismo ya no realice las acciones, sino el sistema las realice directamente.

Vigilancia es otro instrumento bien utilizado en domótica, los autores de [7] piensan en la opción de proteger los hogares con aplicaciones, incluyendo tanto los sistemas de vigilancia automatizados interiores y exteriores. En el contexto de entornos inteligentes para el hogar, los sistemas internos de video vigilancia tienen como objetivo principal controlar la seguridad de los materiales y de las personas que viven en un entorno doméstico.

Dentro de la domótica de encuentra el análisis del modo de conexión e interacción que los componentes van a tener para trabajar de forma conjunta. La finalidad es mejorar la red de su hábitat en términos de control óptimo de dispositivos personales, tales como: equipo de música, lavadora, calentador, etc. Optimizar condiciones, exactamente en la necesidad de los usuarios, que van desde la comodidad, seguridad energética, la buena cocina, lavado, y así sucesivamente [8].

En [8] se describe una plataforma inalámbrica para implementar aplicaciones domóticas extraídas de un sistema de reglas difusas. El diseño de su arquitectura impacta contra tres objetivos:

La contrapartida es un hardware basado en una serie de micro-transmisores que conecta la casa con dispositivos a través de la plataforma Z-Wave, cables o smartphones como terminales de usuario final.

Entre los modos de conexion investigados nos encontramos con el UPnP reconocido como el más extendido, pues adoptada estándares industriales para apoyar el descubrimiento entre dispositivos y la comunicación en las redes domésticas. Sin embargo, el alcance de UPnP tradicionalmente se limita a las islas de domótica, es decir, dispositivos a comunicarse sólo si la visibilidad es directa y desplegando es la misma sub-red [9].

En [9] se presenta un enfoque novedoso para facilitar y volver eficientes las islas domóticas basadas en UPnP, con interfuncionamiento y sin fisuras de los dispositivos UPnP, en redes diferentes a distancias de saltos múltiples. Además, la solución propuesta es compatible con Internet, basadas en grupos con nombre de usuario, gestionados a permitir el descubrimiento seguro y fructificación de peer-to-peer servicios sólo a usuarios autorizados [9].

El trabajo de [10] propone la plataforma DOG como un medio para evolucionar sin problemas redes domóticas simples. Intelligent Environments domóticas en toda la casa. Várias cuestiones se han abordado relacionadas con la red de interoperación, a la integración flexible y un costo asequible. Se permite gestionar diferentes redes de una manera Peso- luz.

La explotación de la ontología DogOnt para apoyar la interoperación compleja, generalización y validación de funciones [10].

DogOnt es el modelo para llevar a cabo el razonamiento estructural y funcional del ambiente. Controlado por DOG y al mismo tempo desarrollando políticas autonómicas basadas en la semántica para que el DOG maneje los errores del dispositivo. Esta idea puede compaginar con la creación de un transmisor para las aplicaciones de domótica visto en (resumen 7) de 5GHz, el transmisor es constituido por un mezclador de células Gilbert, que se utiliza para la conversión ascendente de la señal de 1,1 GHz a 5.5GHz [10].

En los hogares automatizados hay tres características: la comodidad, eficiencia y seguridad. Estas características se les conocen como el control de edificios inteligentes. En (Resumen8) se investiga la conexión Bluetooth, ZigBee y KNX con el fin de obtener lo mejor de cada tecnología. El sistema permite el control y seguimiento de equipos eléctricos mediante el uso de una sencilla aplicación con Bluetooth en teléfonos móviles. Con el uso de la red inalámbrica doméstica se implementa con módulos ZigBee inalámbricos que comunican el centro con una Módulo central ZigBee Bluetooth [10].

[11] Los resultados de probar una transmisión de una señal mediante fibra óptica proponen mayores velocidades, transmisión bidireccional, diámetros de cable menor, es decir es mucho mejor que cables de cobre u otro material. El único problema que interviene es el precio mayor que en comparación a cables de otros materiales, es considerable.

La evaluación de la exactitud de operación de plataformas de localización basado en tecnologías inalámbricas de corto alcance; hace que cada plataforma que se puso a prueba en [12] sea una opción interesante. La ruta predefinida fue realizada por un voluntario tres veces, una vez para probar cada plataforma. La plataforma que presenta los mejores resultados fue que se basan en el protocolo BUSing y la tecnología UWB, con una tasa de error de localización de 4,25%. Teniendo en cuenta que el contexto de aplicación es el control de personas de edad avanzada, también se evaluaron las ventajas y desventajas de las plataformas probadas [12].

Diseño e implementación de una infraestructura de comunicación para la adquisición de datos distribuida y operación de control remoto a través de la red eléctrica como medio de comunicación. Aparte de ser una plataforma para la lectura automática de medidores con alta resolución temporal, gestión de energía y aplicaciones domóticas, y el sistema proporciona información del estado de la red eléctrica y sus componentes, mejorando así la calidad de mantenimiento [13].

La tecnología ha evolucionado a grandes pasos en sectores Web, Industria, Hogares, Con la implementación de nuevos sistemas inteligentes en el hogar con la ayuda de la web semántica que consiste en un espacio en internet que tiene información del sistema automatizado de las maquinas que usa la persona, creando una base de datos, programas, sensores que permitan crear la red de relación de las cosas, esto lleva a tener una relación con la persona y el internet de las cosas [14].

Lo que lleva esta investigación es en complementar un sistema de vigilancia con un software que aprenda los hábitos y compartimiento de las personas del hogar el sistema debe reconocer anormalidades y diferentes señales de alerta que pueden ser de una crisis de salud, este sistema empieza con el aprendizaje automático del comportamiento de las personas del hogar, puedes generar códigos y señales de alerta para que el sistema reconozca y actué ante eso [14].

El uso de aplicaciones en domótica esto permite al usuario tener mayor acceso a la interacción de el con el hogar, puedes controlar el gas, la electricidad, aire acondicionado, iluminación, activar cámara y diferentes sensores [15].

Las reglas de automatización deben adoptarse con el fin de proporcionar directrices para el uso de los accesorios. Una manera prometedora de control de estos sistemas es a través del uso de ontologías y reglas semánticas. Sobre el por otro lado, las reglas generales no se pueden proporcionar, ya que cada humano tiene sus necesidades únicas, rutinas y hábitos, mientras que el uso de herramientas de programación avanzada para crear y fusionar la lógica de funcionamiento necesaria a través de la utilización de la programación y técnicas de red (es decir, las tecnologías Web 3.0) no es comprensible por todos los usuarios finales [16].

El uso del audio tiene un gran potencial para convertirse una de las principales modalidades de interacción hombre-máquina en casa inteligente. Además, que puede proporcionar una interacción en lenguaje natural de forma que el usuario no tiene que aprender palabras claves para poder interactuar con el sistema, sino que sea una conversación fluida y el sistema entienda las instrucciones, Los interfaces de voz pueden ser mucho más adecuado para personas con discapacidad las personas de edad que tienen dificultades para moverse o ver, que las interfaces táctiles (por ejemplo, control remoto) que requieren interacción física y visual [3].

En este trabajo se presenta un sistema domótico adaptativo en los edificios verdes. Los datos de sensores y dispositivos fueron controlados en el centro denominado CIESOL. El sistema domótico adaptativo utiliza un clasificador de razonamiento celosía. Se aplica lógica difusa para la predicción de la construcción rendimiento energético dependiendo de la condición del usuario. La formación y las pruebas de los clasificadores se llevaron a cabo con los datos de temperatura de las condiciones adquiridas durante 4 meses (febrero, mayo, julio y Noviembre) en el edificio denominado caso CIESOL. Los resultados muestran un Hihg tasas de precisión con un error absoluto medio entre el 0% y 0,21%. En este trabajo se observan grandes resultados en la obtención de reglas que definir el comportamiento del fancoil en las habitaciones, que han sido el objeto de este estudio, basado en los datos recopilados de varios sensores en el edificio CIESOL durante un año. Por un lado, un aumento en el sistema domótico de eficiencia energética, ya que evitan que la bobina del ventilador permanezca activa mientras que los usuarios no están presentes en las habitaciones. Por otro lado, también evitan que la bobina del ventilador dentro y fuera funcione, debido a una programación que no tiene en cuenta las temperaturas de confort para los usuarios, incluso cuando las temperaturas en el interior han alcanzado el valor deseado para los usuarios [17].

En la actualidad muchas empresas, inclusos en los hogares se está buscando gestionar y optimizar el consumo de la energía, para esto se ha desarrollado varios dispositivos y configuraciones de red para construir plataformas como las ya mencionadas. OPlatform es una plataforma la cual hace esta gestión mediante un hardware y una PC, compaginando con muchos de las funciones de una casa, pero no así relacionándose directamente con la conectividad del hogar [18].

Un sistema propuesto para el reconocimiento de gestos o reconocimiento de vos mediante una arquitectura de varios niveles de construcción que permiten un mejor reconocimiento de una sentencia dada. Es lo que en muchas de las investigaciones se encontró, notándose claramente le futuro de la domótica, enfocado a ordenes por voz [19].

Un prototipo de gestión de dispositivos ubicuos mediante lenguajes visuales para su simplificación y composición de servicios básicos. Ya que el objetivo principal de la domotica es la funcionalidad y confort de los hogares [20].

Las posibilidades de dirigir de forma óptima un filtro negativo biaural utilizando dos técnicas basadas en la optimización en función de costos. Estos filtros se pueden utilizar en la separación en origen, el seguimiento de los altavoces, o la mejora del habla con la aplicación de reconocimiento de voz robusta, control domótico, o por videoconferencia, entre otros campos [21].

Vigilancia por vídeo es un área importante de la investigación de visión por ordenador, sus aplicaciones, incluyendo tanto los sistemas de vigilancia automatizados interiores y exteriores. En el contexto de entornos inteligentes para el hogar, los sistemas internos de video vigilancia tienen como objetivo principal controlar la seguridad de los materiales y de las personas que viven en un entorno doméstico.

El precio y un mercado de la domótica inestables han restringido el despliegue de tales sistemas. Hoy en día, las empresas ofrecen soluciones demasiado dependientes de la tecnología que no cubren por completo las demandas del usuario. Mientras tanto, los trabajos de investigación se centran en pequeñas innovaciones en partes específicas de los sistemas de automatización del hogar, los cuales no tienen en cuenta las cuestiones de integración y despliegue de presentar diseños prácticos. Las necesidades del usuario, incluyendo nuevos avances, todo en una solución integral de automatización del hogar adecuado para muchos servicios naturaleza modular de la arquitectura permite la adaptación directa a casos concretos utilizando tecnologías domóticas estándar, para gestionar los dispositivos de la casa, y una propuesta de una red basada en IP para conectar el módulo principal de automatización del hogar con otros elementos de la plataforma.

Un sistema de seguridad remoto se ha desarrollado, y las tareas de gestión están habilitados a través de paneles de control en el hogar y una aplicación 3D avanzada para el acceso local y remoto dueño de una casa. El sistema se ha implementado en un prototipo de casa, poniendo a prueba un amplio conjunto de servicios domóticos [7].

Además, y más importante, el estado obtenido proporciona un sistema domótico con la capacidad de adaptarse al usuario, aprendizaje a partir de las preferencias y la tarde con respecto a la comodidad [17].

En autores analizamos que los estados del sistema domótico serán, por tanto, capaz de modificar las temperaturas y ambientes de referencia o confort en caso de que otros usuarios estén en las habitaciones o los usuarios cambien sus preferencias [17].

En resumen, la solución presentada particularmente en este papel equipa el sistema domótico de CIESOL con la capacidad para adaptarse al comportamiento del usuario para un aprendizaje del sistema en el entorno domótico, lograr una mejora de eficiencia energética y el aumento de la comodidad del usuario mediante la adaptación del sistema a las preferencias del usuario [17] [2].

En el siguiente cuadro se observarán los resultados de los diferentes estados obtenidos mediante la investigación de los contenidos de cada autor