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Domotica: Casas Inteligentes



  1. Abstrac
  2. Introducción
  3. Antecedentes
  4. Desarrollo
  5. Enfoque
  6. Elementos principales
  7. Arquitectura
  8. Medios de trasmisión
  9. Reconocimiento
  10. Ventajas e inconvenientes
  11. Conclusiones
  12. References

Abstrac

The development of automated nowadays systems focus , also in house designs is that it is possible to have intelligent homes the same that can get to make features from the most basic to the most complex , thus achieving a life of comfort , and cutting edge. Architecture seeks to integrate home automation and automation, while preserving environmental systems, because increasingly accessible systems or modules are implemeten without damaging the environment ie travez of touchscreens, voice activation, etc.

Index Terms– domotica, automated systems, vanguard, architecture,
touchscreens, Voice activation, environment.

Introducción

La tecnología se está especializando en la automatización la misma que es y está siendo implementada en todo el mundo y en diferentes campos, cuyo objetivo es agilizar tiempo, permitiendo garantizar excelencia y comodidad de vida cotidiana, pero el uso no es solo industrial, sino que que también es doméstico, es decir nos permite diseñar una vivienda inteligente ,integral, segura etc. Denominando a esto, automatización en hogares cuyo nombre técnico es de Domótica. Esto consiste en: encendido de luces nocturnas, cerrado de seguros y alamas automáticas en palabras más concretas automatiza funciones y operaciones.

En la siguiente parte mostraremos lo más importante e interesante sobre la Domótica. Como son las activaciones mediante voz humana y pantalla táctil.

Antecedentes

Países con grandes desarrollos tecnológicos como lo son: Estados Unidos y países europeos, fueron los pioneros en hacer diversos ensayos con electrodomésticos, para encontrar nuevas soluciones a las tendencias futuristas y así [1], descartar casi por completo la forma manual, para estos ensayos primero se enfocaron en sensores térmicos esto para los sistemas de climatización, ya que en diferentes estaciones del años. Las viviendas y por ende sus habitantes son afectados por grandes cambios climáticos extremos tanto en frío como en calor.

Por otro lado la arquitectura o diseños de las viviendas van siendo modificadas, en las diferentes formas de instalaciones eléctricas pues lo que se busca es que con un chasquido de dedos o comando de voz, o tan solo un toque ligero podamos activar algunas de las funciones de las viviendas.

Desarrollo

La idea principal de "Domótica" proviene del latín (domus) domo: casa y Tica:( de la palabra griega automática), quiere decir que es la integración de la tecnología a un domicilio. Para lograr una excelente integración, se procede a combinar toda la ciencia técnica como por ejemplo la electrónica junta con la información, mecánica. Y también la arquitectura y la ingeniería civil ya que conjuntamente se logra una casa inteligente y pueda cubrir con todas las necesidades del usuario.

Dado que la Domótica se puede controlar de diferentes formas, se ha puntualizado en Domótica por reconocimiento de voz y para controlar la automatización se requiere de parámetros y aplicaciones entre ellas están: [2]

  • Identificación de voz de mando.

  • Verificación de voz de mando.

  • Selección de voz de mando.

  • Reconocimiento del habla.

En los parámetros citados se hace referencia a una voz de mando, para esto se debe escoger una persona y se procederá a analizar el tipo de voz, el volumen, el idioma y una contraseña todo esto por seguridad; a continuación se detallará un estudio.

Enfoque

En el sistema Domótico, se busca que se pueda activar por mando de voz masculina, teniendo en cuenta que existe niños, adolescentes y adultos en donde el timbre y tono de voz, varia notablemente para esto hace el análisis de voz.

  • A. Reconocimiento de habla

El reconocimiento del habla se clasifica en

  • DirectVoice (DVI), el mismo que se encarga de llevar cientos de palabras.[3]

  • Large vocabulary continuous epeec, este reconoce frases o párrafos extensos.[3]

  • B. Enfoque acústico

La señal acústica no se analiza por el movimiento de la boca sino por su señal analógica que está compuesta de flujos continuos de ondas sonoras y silencios [4].

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Figure 1. Señal acústica. Fuente autores

En una señal acústica existen características principales que se deben tomar en cuenta.

  • Frecuencias

  • Amplitud

  • Estructura (tomo grave o agudo)

  • Ruido

La función principal de este enfoque es detectar sonidos o fonemas en un lenguaje hablado, [3], ya que ciertos sonidos no son hechos con fonación sino con articulación, y esto a largo plazo en nuestro mando de voz humana puede generar confusiones o falsas alarmas.

Este enfoque se encarga de automatizar características de voz o sonidos acústicos, conjuntamente con mecanismos programados, dando como resultado una serie de acciones programables.

Elementos principales

  • 1) Sensores: Vitales y necesarios para el correcto funcionamiento del ordenador puesto que son sus oídos, ojos y manos Pueden ser tanto de presión (microruptores, sensores diferenciales), como ópticos (foto resistencias o fotodiodos), o acústicos (que en el fondo son sensores de presión). También pueden ser sencillos, enviando una señal tipo "he detectado algo", o más complejos, enviando flujos de información como imágenes y sonido en tiempo real.

  • 2) Actuadores: Básicamente son los músculos del sistema de control y los más molestosos y difíciles de ocultar para lograr una buena estética y producir muchos danos como bajas de tensión y dañando así a los sistemas. Son capaces de accionar sistemas electromecánicos, existen de gran variedad pueden ser simples interruptores que accionan motores eléctricos de diferente potencia, relés para activar o desactivar circuitos eléctricos, o controladores más complejos para enviar una potencia determinada dependiendo de la señal recibida.

La potencia requerida para mover un motor puede ser suficientemente alta como para que sea conveniente proteger el ordenador de posibles subidas de tensión que podrían dañarlo. Para ello podemos utilizar opto acopladores u otros sistemas de protección eléctrica similares, cuyo principal cometido es impedir que anomalías en la alimentación eléctrica lleguen al muy sensible equipo informático.

  • 3) Sistema de Control: Bien entonces nuestro sistema tiene todo, ojos, oídos, brazos bueno casi todo nos falta lo más importante como un ser humano el cerebro que procesa todo lo que se hace y se deja de hacer, el que pasa toda la información y controla absolutamente todo del sistema

El sistema de control será el encargado de tomar las deci- siones correctas en todo momento. Por lo general siempre se tratará de un ordenador que no tiene descanso puesto que permanentemente estará encendido, aunque también puede haber sistemas no centralizados que tomen decisiones independientes que análogamente como nuestro cuerpo serían como los actos reflejos.

Para que el ordenador se asemeje a un verdadero cerebro pensante, la parte más difícil mentalmente de implementar es esta parte puesto que deberemos programarlo adecuadamente, dado que seremos nosotros los que le diremos qué debe hacer en cada situación y problema que se presente.

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Figure 2. Sistema de control con reconocimiento de voz. Fuentes [7]

Arquitectura

La arquitectura de un sistema domótico es una parte muy importante, como la de cualquier sistema de control, especifica el modo en que los diferentes elementos de control del sistema se van a ubicar. Existen dos arquitecturas básicas: la arquitectura centralizada y la distribuida. [10]

  • A. Arquitectura Centralizada.

Es aquella en la que los elementos a controlar y supervisar (sensores, luces, etc.) han de cablearse hasta el sistema de control de la vivienda. El sistema de control es el corazón de la vivienda, en cuya falta todo deja de funcionar, y su instalación no es compatible con la instalación eléctrica convencional en cuanto que en la fase de construcción hay que elegir esta topología de cableado. [10]

  • B. Arquitectura Distribuida

Es aquella en la que el elemento de control se sitúa próximo al elemento a controlar. En los sistemas de arquitectura distribuida que utilizan como medio de transmisión el cable.

Existe un concepto a tener en cuenta que es la topología de la red de comunicaciones. La topología de la red se define como la distribución física de los elementos de control respecto al medio de comunicación (cable).

Medios de trasmisión

En todo sistema domótico con arquitectura distribuida, los diferentes elementos de control deben intercambiar información unos con otros a través de un soporte físico.

  • A. Líneas de transmisión de energía eléctrica

Si bien no es el medio más adecuado para la transmisión de datos, si es una alternativa a tener en cuenta para las comunicaciones domesticas más que nada dado el bajo costo que implica su uso, dado que se trata de una instalación existente por lo que es nulo el costo de la instalación, y además muy fácil las conexiones. Para aquellos casos en los que las necesidades del sistema no impongan requerimientos muy exigentes en cuanto a la velocidad de transmisión, la línea de distribución de energía eléctrica puede ser suficiente.

Vale recalcar que este tipo de distribución no es lo más óptimo y puede ocasionar problemas eléctricos como ruido y todo lo demás a los sistemas de control. Por eso es recomendable analizar bien todas la posibilidades de errores. Otro tipo es la que es exclusiva para fines domótico tipo de interfaz es la más óptima y recomendada al momento de la transmisión de cables puesto que es una red exclusiva para la

Domótica y pueden implementarse.

Para ambos caso se pueden utilizar diferentes tipos de conductores como por ejemplo:

  • 1) Par metálico: Los cables formados por varios conductores de cobre pueden dar soporte a un amplio rango de aplicaciones en el entorno doméstico. Este tipo de cables pueden transportar voz, datos y alimentación de corriente continua. [19]

  • 2) Coaxial: Un par coaxial es un circuito físico asimétrico, constituido por un conductor filiforme que ocupa el eje longitudinal del otro conductor en forma de tubo, manteniéndose la separación entre ambos mediante un dieléctrico apropiado. Este tipo de cables permite el transporte de las señales de vídeo y señales de datos a alta velocidad. Dentro del ámbito de la vivienda, el cable coaxial puede ser utilizado como soporte de transmisión para: Señales de tele difusión que provienen de las antenas. Señales procedentes de las redes de TV por cable.[19]

  • 3) Fibra óptica: La fibra óptica la más eficiente y eficaz Cabe recalcar que Fiabilidad en la transferencia de datos, inmunidad frente a interferencias electromagnéticas y de radiofrecuencias, alta seguridad en la transmisión de datos, elevado costo de los cables y las conexiones y transferencia de gran cantidad de datos [17].

También una muy buena manera de transmisión de datos son las inalámbricas como las mostradas a continuación:

  • 4) Infrarrojos: El uso de mandos a distancia basados en transmisión por infrarrojos está ampliamente extendida en el mercado residencial para comandar equipos de Audio y Vídeo. [18]

  • 5) Radiofrecuencias: La introducción de las radiofrecuencias como soporte de transmisión en la vivienda ha venido precedida por la proliferación de los teléfonos inalámbricos y sencillos tele-mandos. [18]

Reconocimiento

En esta fase tenemos dos partes las cuales ayudara a su mejor funcionamiento:

  • Etapa de entrenamiento. en esta etapa. seleccionamos los tipos de tonos acústicos que generaran la voz de mando o activación del sistema domótico.

  • Etapa de reconocimiento. en esta etapa se filtran las características de acústicas, mediante un «algoritmo llamado: modelos ocultos de Markov» [2] este se utiliza para modelar procesos aleatorios.

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Figure 3. Proceso de Reconocimiento. Fuente [9]

Ventajas e inconvenientes

Alta sensibilidad a las interferencias, fácil interpretación de las comunicaciones, dificultas para la integración de las funciones de control y comunicación, en su modalidad de transmisión analógica.

Una de las desventajas es que no se analiza exactamente el tono de voz con las características propias de la voz de mando y genere distorsión en la automatización

Conclusiones

El sistema automatizado o domotica por activación de voz brinda mayor seguridad dado que en este caso debe reconocer patrones de voz masculina y las mismas varían según los habitantes de la vivienda.

Se determina también que este sistema es eficiente debido que las 24 horas del día está en funcionamiento, sin que exista riesgos de descuidos por apagones ya que el sistema cuenta con reservas de energía los mismo que están relacionados con los elementos de construcción del circuito.

Una de la ventajas es que existe ahorro en manteniendo en caso de que surja algún contratiempo. Debido a que todo es controlado mediante un software el mismo que facilita encontrar algún tipo de daño.

Los sistemas domóticos son de gran utilidad para generar una calidad de vida. Sin embargo se debe adecuar correcta- mente la arquitectura de la vivienda.

Sin embargo una de las desventajas es que cada vez los seres humanos nos acostumbramos a la utilización de algún tipo de sistema automático, y olvidamos lo esencial que esta detrás de todo sistema automático

References

[1] Tomado de "Consideraciones para la aplicación de la domótica desde la concepción del diseño arquitectónico" de autora: Silvia Patricia Hernández. Disponible en la página online

[2] Tomado de «Estudio e Implementación de Domótica activado por co- mando de voz y comunicación Zigbbe» Tesis de grado autores: Luis Fe- lipe Falconi Cepeda- Carlos Ramiro Jimenez Yedra. 2009. Disponible en la página onlinehttp://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/165/1/ 38T00156.pdf

[3] Tomado de «Diseño e integración en Android de un sistema de un sistema de realidad aumentada y reconocimiento de imagenes para un sistema Domotica» de autores: Cobo Ceballo Esteban, Fernandez Muñoz Javier. Disponible enla página onlinehttp://e-archivo.uc3m.es/bitstream/ handle/10016/17659/PFC_Esteban_Cobo_Ceballos.pdf?sequence=1

[4] Tomado de «Informe Técnico sobre los sistemas de reconocimiento de voz » Autor Jorge Hierro Álvarez. Madrid 28 de julio de 2004. Disponible en la página onlinehttp://www.assit.es/voice-reconigtionII. pdf

[5] Revisado en «Fonética y didáctica de la pronunciación». Autor Francisco Jose Cantero (2003) Disponible en la página onlinehttp://core.ac.uk/ download/pdf/11168832.pd

[6] Revisado en «Hacia una definición de la Domótica» autor. M.A. Flores de la Carolina Doctor Arquitecto. España 2004 Disponible en la página onlinehttp://informesdelaconstruccion.revistas.csic.es/index. php/informesdelaconstruccion/article/viewArticle/444

[7] Revisado «Control Domótico por voz» Autor Javier Panta Mar- tinez. Disponible enhttps://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/17631/ Memoria.pdf?sequence=1

[8] Revisado en «Actuadores y sensores para Domótica» De E.P.S. Inge- niería Gijón. Disponible en http://isa.uniovi.es/docencia/AutomEdificios/ transparencias/actuadores.pdf

[9] Tomado de «Agentes Virtuales 3D para el control de en- tornos inteligentes domóticos» Disponible en http://giga.cps.unizar.es/ affectivelab/publications/interaccion_domotica_elisa.pdf

[10] Tomado de «Domótica edificios inteligentes» De Jose Manuel Hidobro Disponible en el libro onlinehttps://books. google.es/books?hl=es&lr=&id=K6eIlL-wj-oC&oi=fnd&pg= PR12&dq=Arquitectura+para+domotica&ots=tHwlkkYP4x&sig=

KLCW6E3aERvlhmLwZE-EJ-Yqy40#v=onepage&q&f=false

[11] Información tomada de «Memorias 2008 Congreso Nacional de admin- istración de tecnología para la arquitectura, ingeniería y diseño». Autor Arq. Alberto Ramirez Alferéz

[12] Información Tomada de la revista de "Electronicos de estudios telémati- cos" disponible en http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=78440202

[13] Información tomada de la revista INGENIUM "Reconocimiento de la voz humana aplicado a la dómotica." de Camargo Julian, Garcia Luis, Gaona Elevis.

[14] Información revisada del Estudio CEDOM 2015"Tendencias del mer- cado español de dómotica e inmótica"

[15] Revisado en la pagina online http://informesdelaconstruccion.revistas. csic.es/index.php/informesdelaconstruccion/article/viewFile/1404/2348

[16] Información de « Edificios inteligentes aseguran mayores niveles de ahorro». de la revista online revistasumma.com

[17] Tomado de «Redes de trasmisión» Del Instituto Geofísico de la uni- versidad Politécnica Nacional. . Disponible en la pagina online http:

//www.igepn.edu.ec/redes-de-transmision

[18] Tomado de «Casa Inteligente» autores Ana Masip Rodriguez, Miguel Angel Fernandez Master en Ingeniería Telemática. Disponible en la página onlinehttp://www.it.uc3m.es/~jvillena/irc/practicas/08-09/24.pdf

[19] Revisado en «Hadware y Software Domótico» de Oscar David Henao Merchán Disponible en la pagina online http://cesarasilva.com/index_ archivos/tesishardwareysoftwaredomotico.pdf

[20] Revisado en «Manual de Domótica» Escrito por Luidobro Ramón Jesús Millan Tejedor Disponible en libros onlinehttps:

//books.google.es/books?hl=es&lr=&id=V6IzqqDcfF8C&oi=fnd& pg=PR1&dq=domotica++cable+coaxial&ots=tqNjmmp87I&sig= MAyZrT3kyh5GkxTPwak_beJGGSA#v=onepage&q=domotica%20% 20cable%20coaxial&f=false

Paulo Cesar Toalongo Paida. Edad 22, nacido el 3 de Noviembre de 1992, Azogues – Cañar, Estudiante de la carrera de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Politecnica Salesiana, Cuenca- Ecuador.

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Ana Belén Chicaiza Tacuri. Estudiante de la car- rera de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Po- litecnica Salesiana. Nacionalidad Ecuatoriana. Estu- dios Realizados primaria: en la Escuela Fiscal Tres de Noviembre Secundaria: Colegio Nacional Ciudad de Cuenca

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Autor:

Chicaiza Tacuri Ana Belén:

Toalongo Paida Paulo Cesar:

Universidad Politécnica Salesiana

Sede Cuenca Electrónica Analógica II

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